OpenGL之显卡(二十六)

帧

什么是一帧图像，从不同的维度讲会有不一样的答案。

opengl 是一个跨平台api，它可以跑在windows上，linux上，android上，iOS上，也可以跑在浏览器上。opengl本身没有适配不同平台的能力，它需要一个与平台之间的适配层才能实现绘制。这个适配层在windows上叫wgl, 在linux上叫glx，在android上叫egl。

Android UI系统传给egl一个Surface对象，egl管这个Surface对象叫NativeWindow。egl拿着这个NativeWindow去做一些初始化操作之后，就会创建一个Context。这个Context包含一个双缓冲区，分别为前缓冲区和后缓冲区（front buffer, back buffer)。

opengl的所有操作都是在后缓冲区back buffer上绘制的。当程序员认为一帧的绘制已经完成之后，他就会调用一个eglSwapBuffers函数。该函数会交换前后缓冲区，此时opengl绘制的所有内容就出现在surface上。

从这个维度上讲，我们认为eglSwapBuffers这个函数调度就一帧图像的标志。

RenderPass

RenderPass从字面上理解就是一次渲染管线的执行。这么说可能还不太好理解。Opengl 本身是没有Render pass的概念的，但新一些的API如Vulkan是有render pass的概念的。

我们先从头理一下。
egl为opengl的执行创建了一个上下文Context。这时Context中绑定了一个默认的Framebuffer。后续所有的渲染都是在这个framebuffer上进行的。

当我们调用drawcall来绘制一组三维物体的时候，实际上这个drawcall并没有立即执行，或者说并不保证立即执行了，gl库的实现也可能只是制作了一个命令队列，往这个命令队列里填加了一些命令，当你调用下一条opengl函数时，上一个函数会没有被执行，它还在排队。也就是说普通的opengl函数是异步的。

所有的opengl函数都是异步的肯定是不行的，有些时候我们必须保证某个函数返回时，它及它之前的函数都真正被执行了。也就是说要有一些不普通的函数，它们是同步的。比如说glFinish，当这个函数返回时，gl库会保证之前的命令全部都执行完毕了。

还有glFlush，gl库会立即把队列里的所有命令提交给显卡去执行一轮。
在glFlush和glFinsh之后的函数调用，都会落在下一轮渲染管线执行中了。

还有一些其他的函数也隐含了render pass的切换：

当调用eglSwapBuffers的时候，egl的前后缓冲交换了，此时framebuffer相当于与变了，所以上一个渲染管线肯定要执行完，之后的gl函数都做用于下一轮渲染。
当调用glBindFramebuffer来切换GL_FRAMEBUFFER或GL_DRAW_FRAMEBUFFER时，之前的命令也一定会在上一个framebuffer上执行完毕，之后的命令做用于切换后的framebuffer。
glFramebufferTexture*() 或 glFramebufferRenderbuffer() ，这两个命令没有切换framebuffer，而是切换了framebuffer的attachment。opengl命令绘制实际最终是落在attachment上的，所以这两个函数也标志了render pass的切换。
glFenceSync和glClientWaitSync之前的命令，也属于一个renderpass。

draw call

opengl绘图的方式就好比摄影师在摄影。

切换一帧图向相当于洗一张照片。
切换一次render pass相当于拍一张底片。
一张照片可以对应一个或多个底片，因为摄影师可以拿多个底片去PS成一张人工底片，然后再洗一张实体照片。
而一次draw call则相当于做一次布景动作。
在摄像师拍照的时候，他会：

找一个舞台
在舞台上放一个凳子
在凳子上放一个人
在人的怀里放一个小白兔玩偶
以上是四个draw call。

draw call的标志很简单，一个glDrawXXX函数调用就是一个drawcall的结束标志。

函数

每个draw call是由多个函数组成的。

3D物体

一个drawcall往场景里放一个3D物体。在虚拟世界里，3D物体不是由原子组成的，而是由网格mesh和皮肤(skin, 通常是texture)组成的。

mesh包括顶点和顶点之间的连接关系。

送顶点的opengl函数glBufferData或glBufferSubData。
它一次送一组顶点，一个顶点不光包括这个顶点的3维坐标值，还可能包含其他的顶点属性，具体包含拿些属性是灵活可变的。常见的一组属性有：

3维坐标
顶点颜色
顶点法线
纹理坐标

这些属性可以通过一个glBufferData/glBufferSubData一次性送到一个Buffer中，也可以通过多个glBufferData/glBufferSubData送到多个Buffer。
所以一个draw call可以只涉及一个顶点Buffer，也可以涉及多个顶点Buffer。

把属性放在多个顶点Buffer的好处是，你可以拿一个3维坐标去搭配不同的顶点颜色，从而画不同颜色的物体。