opengl渲染管线(Graphics Pipeline)

opengl渲染管线

前言：在OpenGL中，任何事物都在3D空间中，但是屏幕和窗口都是2D像素数组，因此OpenGL大部分工作都是将3D坐标转化为适应屏幕的2D像素。3D坐标转化为2D坐标的过程是OpenGL的Graphics Pipeline(图形渲染管线)管理的，图形渲染管线是指一堆原始图形数据途径一个输送管道，期间经过各种变化处理最终出现在屏幕上的过程。一般包括连个部分，第一部分是把3D坐标转换位为2D坐标，第二部分是把2D坐标转化为实际有颜色的像素。

图形渲染管线接受一组3D坐标，然后把它们转化为屏幕上有色的2D像素输出。管线可以被划分为好几个阶段，每个阶段将上一阶段的输出作为输入，所有这些阶段都是高度专门化的(它们都有一个特定的函数)，很容易并行执行。因为很容易并行执行，所有现在显卡都有成千上万的小处理核心，它们在GPU上为每个阶段运行各自的小程序，从而在管线中快速处理数据，这些小程序叫着色器(shaser)。

下面是管线的每个阶段的展示，蓝色部分代表的是我们可以注入自定义的着色器部分。

顶点着色器(Vertex Shader)：首先介绍下顶点着色的输入是顶点数据，顶点数据(Vertex Data)是一系列顶点的集合，一个顶点(Vertex)是一个3D坐标数据的集合，通常用顶点数据表示，顶点属性一般包括3D位置和一些颜色，还有一些其他信息，暂且理解成有这两种。

顶点着色的过程就是输入一个单独的顶点，把3D坐标转换到另一种3D坐标(物体坐标，世界坐标，屏幕坐标，视口坐标)，同时还对顶点属性进行一些基本处理。

图元装配(Primitive Assembly)：图元装配的输入就是顶点着色输出的所有顶点，装配成指定图元的形状，GL_POINTS就是一个点，三角形的话就是GL_TRANGLES。

几何着色器(Geometry Shader)：几何着色器的输入就是图元装配的输出，也就是一系列顶点，可以通过产生新顶点构造出新的(或是其他的)图元来生成其他形状。

光栅化(Rasterization Stage)：将基本图元通过线性插值法生成像素，其实解释到这里我觉得比较容易理解，(生成供片段着色器使用的片段(Fragment)) 理解成片段反而不易理解，片段是OpenGL渲染一个像素所需的所有数据。另外就是在片段着色之前，在光栅化后会进行裁剪，裁剪会丢弃超出你视图以外的所有像素，用来提升效率。

片段着色器：对光栅化阶段输出的每个像素进行处理，常用来实现一些特效，主要作用计算一个像素的最终颜色，通常片段着色器包含3D场景的数据(光照，阴影，光的颜色等等)

在以上过程中，至少要定义顶点着色器和片段着色器，几何着色器是可选的，通常选择默认的着色器即可。

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