OpenGL/OpenGL ES入門： 渲染流程以及固定存儲着色器

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本篇目標

• OpenGL 渲染流程圖解析

• OpenGL 固定存儲着⾊器理解

OpenGL渲染流程

正如上圖所表示的，管線分爲上下2部分，上半部分時客戶端，下半部分爲服務器端。 服務器端和客戶端時功能和運行上都是異步的，它們是各自獨立的軟件塊和硬件塊。

在可編程管線中，咱們可以編碼的就是Vertex Shader(頂點着色器) 和 Fragment Shader(片元着色器)，這也是渲染過程當中，必備的2個着色器。

Vertex Shader處理從客戶端輸入的數據、應用變換、進行其餘的類型的數學運算來計算光照效果、位移、顏色值等。爲了渲染共有3個頂點的三角形，Vertex Shader將執行3次，也就是爲了每一個頂點執行一次。

圖中的Primitive Assembly說明3個頂點已經組合在一塊兒，而三角形也已經逐個片斷的進行了光柵化。每一個片斷經過執行Fragment Shader進行填充。Fragment Shader會輸出咱們將屏幕上看到的最終顏色值。

• 屬性： 就是一個對每一個頂點都要做改變的數據元素。實際上，頂點位置自己就是一個屬性。屬性能夠是浮點數、整數或布爾數據。

• Uniform值： 一般設置Uniform變量就緊接着發出渲染一個圖元批次的命令。能夠無限制的使用。設置一個應用於整個表面的單個顏色值，還能夠設置一個時間值。能夠是浮點數、整數或布爾數據。

• 紋理數據： Vertex Shader和Fragment Shader均可以對紋理值進行採樣和篩選。紋理數據的做用並不單單是表現圖形(後期詳解)。

• 輸出： 輸出數據是做爲一個階段着色器的輸出定義的，而在後續階段的着色器則是做爲輸入(in)定義的。輸出類型的數據能夠簡單地從一個階段傳遞到下一個階段，也能夠以不一樣的方式插入。客戶端代碼接觸不到的變量。

3種想OpenGL着色器傳遞渲染數據的方法：
一、屬性
二、Uniform值
二、紋理

注意點： Attributes不可以直接傳遞給Fragment Shader，若是須要傳遞給Fragment Shader，則須要經過Vertex Shader間接的傳遞過去。而 Unifrom和Texture Data能夠直接傳遞給Vertex Shader和Fragment Shader具體怎麼傳遞，依需求而定。

固定存儲着色器的分類

存儲着色器的使用

GLShaderManager的初始化

// GLShaderManager初始化
GLShaderManager shaderManager;
shaderManager.InitializeStockShaders();
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單位(Identity)着色器

GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, GLfloat vColor[4]);
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單位着色器：只是簡單地使用默認笛卡爾座標系(範圍-1.0～1.0)。全部的片斷都應用同一種顏色，幾何圖形爲實心和未渲染的。
參數1:存儲着色器種類 - 單元着色器
參數2:顏色

平面(Flat)着色器

GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, FLfloat mvp[16], GLfloat vColor[4]);
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平面着色器：將統一着色器進行了擴展，容許爲幾何圖形變換指定一個4x4變換矩陣。在繪製時，能夠應用變換(模型/投影變化)。
參數1:存儲着色器種類 - 平面着色器
參數2:容許變化的4x4矩陣
參數3:顏色

上色(Shaded)着色器

GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_SHADED, GLfloat mvp[16]);
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上色着色器：這種着色器惟一的uniform值就是在幾何圖形種應用的變換矩陣。GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點份量)和GLT_ATTRIBUTE_COLOR(顏色份量)在這種着色器中都會使用。顏色值將被平滑地插入頂點之間(稱爲平滑着色)。
參數1:存儲着色器種類 - 上色着色器
參數2:容許變化的4x4矩陣

默認光源着色器

GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT, FLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16], GLfloat vColor[4]);
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默認光源着色器：使對象產生陰影和光照的效果。須要設置存儲着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點份量)和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法線)。
參數1:存儲着色器種類 - 默認光源着色器
參數2:模型4x4矩陣
參數3:投影4x4矩陣
參數4:顏色

點光源着色器

GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF, FLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3], GLfloat vColor[4]);
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點光源着色器：點光源着色器和默認光源着色器很類似，可是光源位置多是特定的。一樣須要設置存儲着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點份量)和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法線)。
參數1:存儲着色器種類 - 點光源着色器
參數2:模型4x4矩陣
參數3:投影4x4矩陣
參數4:點光源的位置
參數5:顏色

紋理替換矩陣着色器

GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE, GLfloat mvpMatrix[16], GLint nTextureUnit);
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紋理替換矩陣着色器：經過給定的模型視圖投影矩陣，使綁定到nTextureUnit指定的紋理單元的紋理對幾何圖形進行變換。片斷顏色時直接從紋理樣本中直接獲取的。所需的屬性有GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點份量)和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法線)。 參數1:存儲着色器種類 - 紋理替換矩陣着色器 參數2:模型4x4矩陣 參數3:紋理單元

紋理調整着色器

GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE, GLfloat mvpMatrix[16], GLfloat vColor, GLint nTextureUnit);
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紋理調整着色器：將一個基本色乘以一個取自紋理單元nTextureUnit的紋理。所需的屬性有GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點份量)和GLT_ATTRIBUTE_TEXTURE0(紋理座標)。
參數1:存儲着色器種類 - 紋理調整着色器
參數2:模型4x4矩陣
參數3:顏色值
參數4:紋理單元

紋理光源着色器

GLShaderManager::UseStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIFF, GLfloat mvMatrix, GLfloat pMatrix[16], GLfloat vLightPos[3], GLfloat vBaseColor[4], GLint nTextureUnit);
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紋理光源着色器：將一個紋理經過漫反射照明計算進行調整(相乘)，廣西在視覺空間中的位置是給定的，這種着色器接受5個Uniform值，即模型視圖矩陣、投影矩陣、視覺空間中的光源位置、幾何圖形的基本色和將要使用的紋理單元。 所需的屬性有GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點份量)、GLT_ATTRIBUTE_TEXTURE0(紋理座標)和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法線)。 參數1:存儲着色器種類 - 紋理光源着色器 參數2:模型4x4矩陣 參數3:投影4x4矩陣 參數4:點光源位置 參數5:顏色值(幾何圖形的基本色) 參數6:紋理單元