OpenGL學習（一）-- 術語瞭解

個人 OpenGL 專題學習目錄，但願和你們一塊兒學習交流進步！

• OpenGL學習（一）-- 術語瞭解
• OpenGL學習（二）-- Xcode 搭建 OpenGL 環境
• OpenGL學習（三）-- OpenGL 基礎渲染
• OpenGL學習（四）-- 正面&背面剔除和深度測試
• OpenGL學習（五）-- 裁剪與混合
• OpenGL學習（六）-- 基礎紋理
• OpenGL學習（七）-- 基礎變化綜合練習實踐總結
• OpenGL學習（八）-- OpenGL ES 初探（上）
• OpenGL學習（九）-- OpenGL ES 初探（下）GLKit
• OpenGL學習（十）-- 着色語言 GLSL 語法介紹
• OpenGL學習（十一）-- 用 GLSL 實現加載圖片
• OpenGL學習（十二）-- OpenGL ES 紋理翻轉的策略對比

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在學習 OpenGL 以前，咱們先來了解一下涉及到的一些術語名詞。

一、渲染

將數學和圖形數據轉換成 3D 空間圖像的操做叫作渲染（Rendering）。當這個術語做爲動詞使用時，指的是計算機建立三維圖像時所經歷的過程。它也做爲名詞使用，指的僅僅是最終的圖像做品。

二、變換（Transformation）和投影（Projection）

如上圖顯示的是用線條繪製的一個放置在一個平面上的立方體。

• 變換： 經過 變換（Transformation），或者說旋轉這些點，並在他們之間繪製線段，咱們就能在平面的 2D 屏幕上創造出一個 3D 世界的錯覺。
• 頂點： 這些點自己叫作 頂點（Vertices，單數爲 Vertex），他們能經過一種稱爲 變換矩陣（Transformation Matrix） 的數學結構進行旋轉。 另外還有一種矩陣叫 投影矩陣（Projection Matrix），用於將 3D 座標轉換成二維屏幕座標，實際的線條也將在二維屏幕座標上進行繪製。
• 投影（Projection）： 用於建立幾何圖形的3D座標將投影到一個2D表面（窗口背景）。
• 正投影（Orthographic Projection）或平行投影： 物體在屏幕上的大小和實際大小相同，不論是遠仍是近。
• 透視投影（Perspective Projection）：遠處的物體看上去比近處的物體更小一些，在模擬和3D動畫中，這種投影可以得到最大程度的逼真感。

三、頂點、片元、圖元和光柵化

過程：頂點—> 圖元 —> 片元—> 像素

頂點—> 圖元：

幾何頂點被組合爲圖元（點，線段或多邊形），而後圖元被合成片元，最後片元被轉換爲幀緩存中的象素數據。

圖元 —> 片元：

圖元被分幾步轉換爲片元：圖元被適當的裁剪，顏色和紋理數據也相應做出必要的調整，相關的座標被轉換爲窗口座標。最後，光柵化將裁剪好的圖元轉換爲片元。

• 1） 裁剪
• 2） 轉換到窗口座標
• 3） 光柵化

光柵化 是將一個圖元轉變爲一個二維圖象（其實只是佈滿平面，沒有真正的替換幀緩存區）的過程。二維圖象上每一個點都包含了顏色、深度和紋理數據。將該點和相關信息叫作一個 片元（fragment）。（這就是片元和像素之間的關鍵區別，雖然二者的直觀印象都是的像素，可是片元比像素多了許多信息，在光柵化中紋理映射以後圖元信息轉化爲了像素）

片元—> 像素：

• 1）象素全部權（ownership）檢測
• 2）裁剪檢測
• 3）Alpha 檢測
• 4）模版檢測
• 5）深度檢測
• 6）融合
• 7）抖動
• 8）邏輯操做

着色： 沿着頂點之間改變顏⾊色值，可以輕鬆建立光照照射到一個立方體的效果。着色器（Shader） 則是在圖形硬件上執行的單獨程序，用來處理頂點和執行光柵化任務。

紋理貼圖（Texture Mapping）： 將紋理理圖⽚片附着到你繪圖的圖像上。一個紋理就是一副用來貼到三角形或多邊形上的圖片。

混合（Blending）： 顏⾊色混合效果。

四、狀態機

狀態機 就是一種存在於理論中的機器，它具備如下的特色：

1. 它有記憶的能力，可以記住本身當前的狀態。
2. 它能夠接收輸入，根據輸入的內容和本身的狀態，修改本身的狀態，而且能夠獲得輸出。
3. 當它進入某個特殊的狀態（停機狀態）的時候，它再也不接收輸入，中止工做。

理論提及來很抽象，但其實是很好理解的。 首先，從本質上講，咱們如今的 電腦 就是典型的狀態機。能夠對照理解：

1. 電腦的存儲器（內存、硬盤等等），能夠記住電腦本身當前的狀態（當前安裝在電腦中的軟件、保存在電腦中的數據，其實都是二進制的值，都屬於當前的狀態）。
2. 電腦的輸入設備接收輸入（鍵盤輸入、鼠標輸入、文件輸入），根據輸入的內容和本身的狀態（主要指能夠運行的程序代碼），修改本身的狀態（修改內存中的值），而且能夠獲得輸出（將結果顯示到屏幕）。
3. 當它進入某個特殊的狀態（關機狀態）的時候，它再也不接收輸入，中止工做。

OpenGL 也能夠當作這樣的一種機器。讓咱們先對照理解一下：

1. OpenGL 能夠記錄本身的狀態（好比：當前所使用的顏色、是否開啓了混合功能，等等，這些都是要記錄的）
2. OpenGL 能夠接收輸入（當咱們調用 OpenGL 函數的時候，實際上能夠當作 OpenGL 在接收咱們的輸入），根據輸入的內容和本身的狀態，修改本身的狀態，而且能夠獲得輸出（好比咱們調用 glColor3f，則 OpenGL 接收到這個輸入後會修改本身的「當前顏色」這個狀態；咱們調用 glRectf，則 OpenGL 會輸出一個矩形）
3. OpenGL 能夠進入中止狀態，再也不接收輸入。這個可能在咱們的程序中表現得不太明顯，不過在程序退出前，OpenGL 總會先中止工做的。

簡單總結就是：OpenGL 是一個 狀態機，它保持自身的狀態，除非用戶輸入一條命令讓它改變狀態。

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