Hello OpenGL--001:名词解析

一、什么是OpenGL？

OpenGL（英语：Open Graphics Library，译名：开放图形库或者“开放式图形库”）是用于渲染2D、3D矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口（API）。这个接口由近350个不同的函数调用组成，用来绘制从简单的图形比特到复杂的三维景象。而另一种程序接口系统是仅用于Microsoft Windows上的Direct3D。OpenGL常用于CAD、虚拟现实、科学可视化程序和电子游戏开发。

这是百度百科给出的答案，简而言之：OpenGL主要的作用就是对图形图像进行渲染处理。

• OpenGL 主要针对的是PC端进行图形图像渲染处理（MAC，Windows）；
• OpenGL ES（OpenGL for Embedded Systems） 是OpenGL 三维图形API的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计；主要是对移动端的图形图像渲染处理（常用的系统有iOS，android，Blackberry等）；
• OpenCV 是一个基于BSD许可（开源）发行的跨平台计算机视觉和机器学习软件库，可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上。 它轻量级而且高效——由一系列 C 函数和少量 C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。主要用于人脸识别/身份识别/物体识别，iOS需要用到人脸识别的可以考虑使用Face++；
• Metal Apple为游戏开发者推出了新的平台技术 Metal，该技术能够为3D图像提⾼10 倍的渲染性能.Metal是Apple为了解决3D渲染⽽推出的框架；
• DirectX 是由很多API组成的，DirectX并不是⼀个单纯的图形API。 最重要的是DirectX是属于 Windows上一个多媒体处理框架。并不支持Windows以外的平台，所以不是跨平台框架。 按照性质分类，可以分为四大部分，显示部分、声音部分、输入部分和网络部分。

苹果在18年开发者大会宣布弃用OpenGL，OpenGL ES 但是Deprecated != Unserviceable 目前开发项目已久可以使用。
OpenGL ES被弃用的原因大致有两点：1、苹果不愿将非常重要的渲染核心框架一直使用第三方来处理，第三方框架无法满足苹果自定义的需要，以及代码更新迭代方面无法跟进，2、调用GPU主要是进行编码解码，识别以及大量的并发运算，借助于Metal能方便开发者调用GPU来做自定义的事件。

二、名词解析

• OpenGL中的上下文（context）：是一个非常庞大的状态机，存储着OpenGL中的各种状态，是OpenGL执行的基础，类似工程环境，环境中包含着一些配置信息。
• OpenGL 状态机：状态机在理论上是一种机器。状态机描述着一个对象在生命周期内所经历的各种状态，状态间的转变，以及发生转变的原因，条件及转变中所执行的活动。或者说，状态机是一种行为，说明对象在生命周期中响应事件所经历的状态序列以及对那些状态事件的相应。具有记忆功能（例如：深度测试是OpenGL的一个功能，状态机可以记录这个功能打开与否。），能记住当前的状态；可以接收输入，根据输入的内容和自己原先的状态，修改当前的状态，并且有相应的输出；当进入特殊状态时，则不再接收输入，停止工作。
• 渲染 将图形/图像绘制到屏幕的过程称之为渲染。
• 顶点数组（VertexArray） 例如在绘制一个三角形的时候，我们需要知道三角形的三个顶点的位置信息，开发者设定函数指针，调用绘制方法的时候， 直接由内存传入数据，而这点存储着三角形三个顶点的数据即为顶点数组。
• 顶点缓冲区 为了提高性能，计算机会提前分配一块显存，存储预先传入的顶点数据，而这部分显存即为顶点缓冲区。
• 位图 是由称作为像素的单个点组成，这些点通过不同排列和染色，来显示出不同的图像。png/jpg这些图片并不是位图，而是压缩图片，计算机要想现实这些图片，就需要解压缩，将其转换成位图显示在屏幕上。例如一个40*40 的图片就需要1600个像素点组成，而每个像素点就需要RGBA来存储，即每个像素点就需要4个字节来存储（R、G、B、A各需要8位存储空间（RGB值为0～255））将像素点通过映射关系来显示到屏幕上。
• 管线 原始的图像数据途径一个输送管道，期间经历各种变换最终显示屏幕上的过程的管理。也可以理解为渲染的流水线。
• 固定管线 渲染图形的过程中，调用固定着色器，所使用的方法受限于固定着色器API内的方法，即我有什么你就可以用什么，没有的你就不能用 ，最后形成结果。
• 可编程管线 我们可以自定义着色器来执行图像渲染的过程。
• 着色器（shader） 本质是代码段，交由GPU来执行，像我们写的函数/方法也是代码段，只是它们是由CPU来执行的。常见的着色器由顶点着色器(VertexShader)，⽚元着色器 (FragmentShader)/像素着色器(PixelShader)，⼏何着色器 (GeometryShader)和曲⾯细分着色器(TessellationShader)。
• 固定着色器 由OpenGL提供的一些固定的API，我们只能通过参数来进行调用。
• 自定义着色器 自己基于GLSL语法编写的代码段。只有顶点着色器和片元着色器我们可以实现自定义。
• 顶点着色器 用来处理顶点相关的代码段。1、确定顶点位置 2、对图形/图像进行缩放/偏移/旋转等操作，3、显示3D效果 将3D数据进行投影换算显示在2D的屏幕上。
• 片元着色器 片元指的是像素点，片元着色器是用来处理一个一个的像素点的。GUP处理图像是并行运算。
• GLSL(OpenGL Shading Language) 调度 GPU的语言。遵循 OpenGL的语法规则。 可用该语言实现自定义着色器。
• 光栅化（Rasterization） 把物体的数学描述以及物体相关的颜色信息转化为屏幕上对应位置的像素以及用于填充像素的颜色，这个过程称之为光栅化。光栅化就是将顶点数据转化为片元数据的过程。该过程分为两部分：1、根据顶点数据确定图像/图像像素点所占的区域，2、通过光栅化对每个区域内的像素点进行着色。
• 纹理 可以理解为图片，但不是我们常见的png/jpg图片，而是位图。.tga就是纹理图片。
• 混合 在测试阶段之后，如果像素依然没有被剔除，那么像素的颜色将会和帧缓冲区中像素的的颜色进行混合，混合算法可以通过OpenGL的函数进行指定。
• 变换矩阵 如果想要实现图形/图像的平移，缩放，旋转就需要用到变换矩阵。
• 投影矩阵 将3D坐标转化为2D坐标，就需要用到投影矩阵。实际线条也会在二维坐标下进行绘制。投影方式有两种：1、正式投影：1:1进行绘制；2、透视投影：实现3D效果，远小近大的效果。
• 物体坐标 以物体本身为原点，物体上各个点所呈现出的坐标位置。