OpenGl 学习 01 概述与概念

Posted 2022-11-21 小田田_XOW

OpenGL是一种API，一种可以对图形硬件设备特性进行访问的软件库。OpenGL被设计为一个现代化的、硬件无关的接口。

一个用来渲染图像的OpenGL程序需要执行的主要操作如下所示：

（1）从OpenGL的几何图元中设置数据，用于构建形状。

（2）使用不同的着色器（shader）对输入的图元数据执行计算操作，判断他们的位置、颜色，以及其他的渲染属性。

（3）将输入图元的数学描述转换为与屏幕对应位置的像素片元（fragment）。这一步也称为光栅化。

（3）最后，针对光栅化过程产生的每个片元，执行片元着色器（fragment shader），从而决定这个片元的最终颜色和位置。

（4）如果有必要，还需要对每个片元执行一些额外的操作，例如判断片元对应的对象是否可见，或者将片元的颜色与当前屏幕位置的颜色进行融合。

OpenGL使用客户端-服务端的形式实现的，我们编写的应用程序可以看做客户端，而计算机图形硬件厂商提供的OpenGL实现可以看做服务端。

渲染render：表示计算机从模型创建最终图像的过程。OpenGL只是一种渲染系统，还有许多其他的渲染系统。OpenGL是基于光栅化的系统，但是也有别的方法用于生成图像，例如光线追踪（ray tracing）。

模型（model）或者场景对象，是通过几何图元，例如点、线和三角形来构建的，而图元与模型的顶点（vertex）也存在着各种对应的关系。

着色器：它是图形硬件设备所执行的一类特殊函数，理解着色器最好的方法是把它看做专门为图形处理单元（GPU）编译的一种小型程序。OpenGL在其内部包含了所有的编译器工具，可以直接从着色器源代码创建GPU所需的编译代码并执行。在OpenGL中会用到四种不同的着色阶段（shader stage）。其中最常用的包括顶点着色器（vertex shader）以及片元着色器，前者用于处理顶点数据，后者用于处理光栅化后的片元数据。

最终生成的图像包含了屏幕上绘制的素有像素点。像素（pixel）是显示器上最小的可见单元。计算机系统将所有的像素保存到帧缓存（framebuffer）当中，后者是由图形硬件设备管理的一块独立内存区域，可以直接映射到最终的显示器上。