[9].专属Mobile的OpenGL-OpenGL-ES

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OpenGL-ES (OpenGL for Embedded Systems)

作为OpenGL的子集，OpenGL-ES专为移动端的图像显示而生，其针对于手机等嵌入式设备所进行了定制与优化，使移动端的设备图像加载更高效，3D图像的渲染更快速，质量更高

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渲染模块

同桌面端设备一样，移动端OpenGL-ES的渲染也是由CPU和GPU协同完成的，CPU负责调动OpenGL模块，并将顶点数据由内存中取出并传入GPU中，GPU负责将顶点数据进行处理，并执行渲染操作。

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渲染流程

OpenGL-ES渲染流程

顶点着色器

- 通过`attribute通道`负责接收`CPU`传递来的顶点信息（在iOS中，为了稳定性，默认将attribute通道关闭）
- 通过`uniform通道`统一变量，并进行后续处理
- 通过`采集器`来对`纹理`进行处理
- 通过GLSL内建变量，将顶点数据处理成需要的形式(`gl_Position`)，并使用
- 通过特定语法，修改点的大小
- 通过矩阵变换，获取真正坐标
- 计算光照信息
- 生成纹理坐标并传递给片元着色器

图元装配

计算顶点信息，将`顶点数据`计算为多个`图元`

光栅化

将`图元`转换为`片段`，为后续`片元着色器`的工作做准备

片元着色器

- 通过uniform通道统一变量，以便于后续处理
- 接收顶点着色器传递来的`纹理坐标`，计算纹理坐标的填充颜色，并对纹理坐标的像素点进行颜色填充

逐片段操作

逐片段操作

​ 逐片段操作是由OpenGL-ES内部所完成的，其最终将图像数据放到帧缓冲区，显示于屏幕上

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EGL(Embedded Graphics Library)

EGL

针对于移动端，OpenGL-ES需要设定新的命令来链接窗口，因此需要一个新的库来执行这个操作，这个库就是EGL, EGL 是OpenGL-ES 和原⽣窗⼝系统之间的接口

EAGL

​ 出于Apple一贯精益求精的精神，apple当然不满足EGL的效率，因此apple自己研发了一个库用于替代EGL，这个库就是EAGL

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GLSL(OpenGL着色器语言)

着色器

着色器是使用一种叫GLSL的类C语言写成的。GLSL是为图形计算量身定制的，它包含一些针对向量和矩阵操作的有用特性。

着色器的开头总是要声明版本，接着是输入和输出变量、uniform和main函数。每个着色器的入口点都是main函数，在这个函数中我们处理所有的输入变量，并将结果输出到输出变量中。

向量

GLSL中的向量是一个可以包含有1、2、3或者4个分量的容器，分量的类型可以是前面默认基础类型的任意一个。它们可以是下面的形式（n代表分量的数量）：

类型	含义
vec n	包含n个float分量的默认向量
bvec n	包含n个bool分量的向量
ivec n	包含n个int分量的向量
uvec n	包含n个unsigned int分量的向量
dvec n	包含n个double分量的向量

向量重组

一个向量的分量可以通过vec.x这种方式获取，这里x是指这个向量的第一个分量。你可以分别使用.x、.y、.z和.w来获取它们的第1、2、3、4个分量。GLSL也允许你对颜色使用rgba，或是对纹理坐标使用stpq访问相同的分量。

vec2 someVec;
vec4 differentVec = someVec.xyxx;
vec3 anotherVec = differentVec.zyw;
vec4 otherVec = someVec.xxxx + anotherVec.yxzy;

输入输出 in out

着色器是各自独立的小程序, 它们都是一个整体的一部分,每个着色器都有特定的输入和输出，这样使它们可以进行数据交流及传递。GLSL定义了in和out关键字专门来实现这个目的。每个着色器使用这两个关键字设定输入和输出，只要一个输出变量与下一个着色器阶段的输入匹配，它就会传递下去。

如果我们需要从一个着色器向另一个着色器发送数据，我们必须在发送方着色器中声明一个输出，在接收方着色器中声明一个类似的输入。当类型和名字都一样的时候，OpenGL就会把两个变量链接到一起，它们之间就能发送数据了（这是在链接程序对象时完成的）。

varying uniform attribute

varying变量是 vertex shader 和 fragment shader 之间做数据传递用的。一般 vertex shader 修改 varying 变量的值，然后 fragment shader 使用该 varying 变量的值。因此 varying 变量在 vertex shader 和 fragment shader 二者之间的声明必须是一致的。

uniform 变量是外部程序传递给 vertex shader fragment shader 的变量。

attribute变量是只能在 vertex shader中使用的变量。

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