OpenGL 与基础渲染管线

OpenGL简介

核心概念

图形渲染管线 Graphics Pipeline

• 顶点数组对象 VAO(vertex Array Object) 记录VBO和EBO组合
• 顶点缓冲对象 VBO (vertex Buffer Object) 记录的是顶点信息
• 元素缓冲对象 EBO (Eelement Buffer Object) / 索引缓冲对象 IBO (Index Buffer Object) 记录的是 顶点的绘制顺序信息

🚅 提示

简单理解： 顶点数组对象会记录顶点缓冲对象以及元素缓冲对象的绑定，解绑等操作，所以先绑定一个VAO，然后再去绑定VBO和EBO等操作，在绘制的时候，只需要换绑不同的VAO，即可绘制不同的顶点（图形）

概念：指的是一堆原始图形数据途经一个输送管道，期间经过各种变化处理最终出现在屏幕的过程

图形渲染管线接受一组3D坐标，然后把它们转变为你屏幕上的有色2D像素输出

opengl的大部分工作是把3D坐标转换成2D像素。3D坐标转换成2D坐标的处理过程使用oopengl的图形渲染管线管理的，图形渲染管线可以划分为2个过程。第一部分把3D坐标转换成2D坐标，第2部分是把2D坐标转变为实际的有颜色的屏幕像素。

gpu能并发执行，所以运算效率高

图形渲染管线可以划分为多个阶段，每一个阶段会把前一个阶段的输出作为输入。每个阶段会有一个特定功能的程序来处理，这个程序称为着色器

可自定义的着色器：

• 顶点着色器 vertex shader 3D坐标空间变换的作用，输出的是投影空间3D坐标

#必须把位置数据赋值给预定义的gl_Position变量，它在幕后是vec4类型的
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;

void main(){
    gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
}

• 几何着色器 geometry shader 很少修改 ，使用默认值即可
• 片段着色器（片元） fragment shader 2D坐标融合颜色的过程，效果产生的地方，片段着色器中的坐标是 屏幕空间坐标

# 片段着色器只需要一个输出变量，这个变量是一个4分量向量，它表示的是最终的输出颜色，
# 我们应该自己将其计算出来。声明输出变量可以使用out关键字，这里我们命名为FragColor
#version 330 core
out vec4 FragColor;

void main(){
    FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);
} 

小结

📍 提示

总结一下： 顶点着色器输入后会转换 成投影空间坐标传递给几何着色器，几何着色器会根据类型补充一些顶点，输出到图元装配阶段，图元装配后输出一些形状，然后传入光栅化阶段，映射为最终屏幕像素数据！！以及片段着色器所需要的数据，并且经过裁切后（视野外的会被抛弃，提高效率），传递给片段着色器，计算最终颜色（高级效果，光照、阴影等），然后进入混合阶段，和alpha测试阶段（深度，是否需要丢弃，透明度等），最终输出一个屏幕像素的颜色，显示到屏幕上

• 标准化设备坐标:（Normalized Device Coordinates）NDC 在（-1，1）之间的坐标，经过顶点着色器处理后的坐标，都应该是DNC （按照投影参数来标准化）