OpenGL基础知识

基本概念

透视(Perspective)
变换(Transformation)
投影矩阵(Projection Matrix)：用于将3D坐标转换为2D屏幕坐标
光栅化(Rasterization): 实际绘制或填充每个顶点之间的像素形成线段
着色器(Shader) 是在图形硬件上执行的单独程序，用来处理顶点和执行光栅化任务
纹理贴图(Texture Mapping)
混合(Blending): 将不同的颜色混在一起
可编程着色器(Programmable Shader)
位平面(bitplane)：指一块内存区域，保存了屏幕上每个像素的位信息
平截头体(Frustum)：透视投影的视景体，四棱台的形状
片段(Fragment)：不是最后的像素数据, 但和像素对应, fragment需要经过处理(blend,texture,lighting...)才会得到最后的像素。

视口(Viewport): 把绘图坐标映射到窗口坐标的区域
图元(Primitives): 一维或二维的实体或表面(点，直线，多边形)
顶点(Vertex): OpenGL顶点是4个分量(x, y, z, w)，w为0时代表空间中的点，w为1时代表方向
视景体(View Volume)：定义了一个场景如何映射到屏幕上（透视投影还是正投影）其次，视景体定义了哪此部分被剪裁到最终的图像之外。

计算机图形：变换，着色，纹理，混合 

矩阵模式：

不同的操作需要切换到不同的矩阵下进行，操作必须和矩阵对应，否则操作无效

下面函数就是用来指定哪一个矩阵是当前矩阵，有三种选择(投影矩阵，模型视图矩阵，纹理矩阵)

void glMatrixMode(GLenum mode);

GL_PROJECTION 要对投影相关进行操作，也就是把物体投影到一个平面上
GL_MODELVIEW 要对模型视景的操作，
GL_TEXTURE      要对纹理相关进行操作

模型视图矩阵是模型矩阵和视图矩阵相乘得到的单一矩阵

注意：设置完glMatrixMode之后必须调用glLoadIdentity，

投影：

OpenGL支持两种投影，透视投影和正投影

正投影(Orthographic Projection)：又名平行投影，此时可以指定的视景体是长方体
透视投影(Perspective Projection)：会进行透视除法距离观察者远的对象会变小，此时指定的视景体是平截头体

下图左侧是正投影的视景体，右图是透视投影的视景体 即平截头体(Frustum)

首先必须把当前矩阵设为投影矩阵, 才能修改投影方式

glMatrixMode( GL_PROJECTION );

glLoadIdentity();

 正投影

void glOrtho(GLdouble left,GLdouble right,GLdouble bottom,GLdouble top,GLdouble near,GLdouble far);

glOrtho就是一个正射投影函数。它创建一个平行视景体。实际上这个函数的操作是创建一个正射投影矩阵，并且用这个矩阵乘以当前矩阵。
如果绘制的图空间本身就是二维的，可以使gluOrtho2D.

透视投影

void glFrustum(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble nearVal, GLdouble farVal);

glFrustum函数定义一个平截头体，它计算一个用于实现透视投影的矩阵，并把它与当前的投影矩阵（一般是单位矩阵）相乘。该函数构造了一个视景体用来将模型进行投影，来裁剪模型，决定模型哪些在视景体里面，哪些在视景体的外面，在视景体之外的就不可见。

void glPerspective(GLdouble fov, GLdouble aspect, GLdouble near, GLdouble far)

glPerspective也是用于透视投影，功能和glFrustum非常相似，参数不一样，用的较少。

GLSL

GLSL(OpenGL Shading Language)即OpenGL着色语言
这是一种非常类似于C的程序设计语言。但是，GLSL不会对应用程序流程和逻辑进行控制，而是用于渲染操作。 

OpenGL扩展机制：

opengl支持不同硬件厂商扩展API或者枚举
可以动态查询使用的OpenGL支持的扩展，使用GLEW库更简单
代码：

GLint ext_count;

glGetIntegerv(GL_NUM_EXTENSIONS, &ext_count);

// 获得扩展api的字符串名称

glGetStringi(GL_EXTENSIONS, i)

 

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数据类型：

错误处理：

GLeunm glGetError(void);

每次只返回一个值，返回后，保存的错误代码被清除
通常：我们要在循环中调用glGetError()函数，直到返回GL_NO_ERROE为止

获得硬件信息：

可以使用下面函数获得硬件厂商的信息 

glGetString(GLenum name)

图形质量还是速度：

void glHint(Glenum target, GLenum mode)

target: 指定要进行修改的行为类型(抗锯齿，纹理压缩质量…)，
mode: 指定质量还是速度优先
注意：这是唯一一个行为完全依赖厂商的函数，OpenGL并没有要求函数调用保持一致 

OpenGL状态机：

变量的集合成为管线的状态。状态机是一个抽象的模型，表示一组状态变量的集合 

设置状态变量

void glEnable(GLenum cap)

void glDisable(GLenum cap)

...

获取状态变量

GLboolean glIsEnabled(GLenum cap);

void glGetBooleanv(GLenum pname, GLboolean *params);

void glGetDoublev (GLenum pname, GLdouble  *params);

void glGetFloatv  (GLenum pname, GLfloat   *params);

void glGetIntegerv(GLenum pname, GLint     *params);

缓冲区：

颜色缓冲区(Color Buffer)
深度缓冲区(Depth Buffer)
模板缓冲区(Stencil buffer)
帧缓冲区(FrameBuffer): 指所有缓冲区一起串联工作，保存了图形硬件为控制屏幕上所有像素颜色和强度需要的全部信息