OpenGL渲染流程图解析

一、OpenGL 基础图形管线

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1. 管线可以理解为OpenGL渲染图形图像的流程

2. 管线分为两部分 Client 和 Server:

  • Client (客户端):存储在CPU存储器中的,并且在应用程序中执行,或者在主系统内存的驱动程序中执行。驱动程序会将渲染命令和数组组合起来,发送给服务器执行!

  • Server(服务器): 在PC或Mac电脑上,服务器指的其实就是图形加速卡上的硬件和内存(显卡,显存)。

3. 着色器Shader

上图中的Vertex Shader(顶点着色器) 和 Fragment Shader(片段着色器)。

  • 着色器是使用GLSL编写的程序,看起来与C语言非常类似。 着色器必须从源代码中编译和链接在一起。最终准备就绪的着色器程序

  • Vertex Shader(顶点着色器): 负责处理从客户端输入的顶点数据并进行运算(位移,旋转,缩放)等,如三角形有三个顶点,顶点着色器将执行3次,也就是为每个顶点执行一次。

  • Primitive Assembly(图元装配): 包含2个着色器,细分着色器、几何着色器,并进行图元设置,裁剪,光栅化。这部分操作是由GPU自动完成,我们只需要记住图元装配就是将顶点数据转换为图块(可以理解为获取到了需要绘制的像素点集合)。

  • Fragment Shader(片段着色器): 将图块进行填充(颜色,纹理,图片)最后输出我们将屏幕上看到的最终颜色值。

4. Attributes, Uniforms, TextureData

有3种向OpenGL 着色器传递渲染数据的方法可供我们选择:
Attributes, Uniforms, TextureData

  • Attributes(属性): 就是对每一个顶点都要作改变的数据元素。实际上,顶点位置本身就是一个属性。属性值可以是浮点数、整数、布尔数据。

  • 在VertexShader(顶点着色器)中可以代表你想要的任何意义。因为都是你设定的。

  • 属性总是以四维向量的形式进行内部存储的,即使我们不会使用所有的4个分量。一个顶点位置可能存储(x,y,z),将占有4个分量中的3个。

  • 实际上如果是在平面情况下:只要在xy平面上就能绘制,那么Z分量就会自动设置为0;

  • 属性还可以是:纹理坐标、颜色值、关照计算表面法线

  • 注意: 这些属性对每个顶点都要做改变,但并不意味着它们的值不能重复。通常情况下,它们都是不一样的,但有可能整个数组都是同一值的情况。

  • Uniform(统一值): uniform是全局的(Global)。全局意味着uniform变量必须在每个着色器程序对象中都是独一无二的,而且它可以被着色器程序的任意着色器在任意阶段访问。第二,无论你把uniform值设置成什么,Uniform会一直保存它们的数据,直到它们被重置或更新。

  • Uniform变量实际上可以无数次限制地使用,设置一个应用于整个表面的单个颜色值,还可以设置一个时间值。在每次渲染某种类型的顶点动画时修改它

  • Uniform变量最常见的应用是在顶点渲染中设置变换矩阵

  • 注意:这里的Uniform 变量每个批次改变一次,而不是每个顶点改变一次。

  • TextureData(纹理):

  • 在顶点着色器、片段着色器中都可以对纹理数据进行采样和筛选。

  • 典型的应用场景:片段着色器对一个纹理值进行采样,然后在一个三角形表面应用渲染纹理数据。

  • 纹理数据,不仅仅表现在图形,很多图形文件格式都是以无符号字节(每个颜色通道8位)形式对颜色分量进行存储的。

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