OpenGL的工作流程

Posted 2020-06-20

OpenGL的工作流程


1． 几何操作
（1） 针对每个顶点的操作
每个顶点的空间坐标需要经过模型取景矩阵变换、法向矢量矩阵变换，若允许纹理自动生成，则由变换后的顶点坐标所生成的新纹理坐标替代原有的纹理坐标，再经过当前纹理矩阵变换，传递到几何要素装配步骤。
（2） 几何要素装配
不同的几何要素类型决定采取不同的几何要素装配方式。若使用平直明暗处理，线或多边形的所有顶点颜色则相同；若使用裁剪平面，裁剪后的每个顶点的空间坐标由投影矩阵进行变换，再由标准取景平面进行裁剪，再进行视口和深度变换操作。如果几何要素是多边形，还要做剔除检验，最后生成点图案、线宽、点尺寸的像素段，并赋上颜色、深度值。
2． 像素操作
由主机读入的像素首先解压缩成适当的组份数目，然后进行数据放大、偏置，并经过像素映射处理，根据数据类型限制在适当的取值范围内，像素最后写入纹理内存，使用纹理映射或光栅化生成像素段；如果像素数据由帧缓冲区读入，则执行放大、偏置、映射、调整等像素操作，再以适当的格式压缩。像素拷贝操作相当于解压缩和传输操作的组合，只是压缩和解压缩不是必须的，数据写入帧缓冲区前的传输操作只发生一次。
3． 像素段操作
当使用纹理映射时，每个游戏像素段将产生纹素，再进行雾效果计算、反走样处理。接着进行裁剪处理、一致性检验（只在RGBA模式下使用）、模板检验、深度缓冲区检验和抖动处理。若采用颜色索引模式，像素还要进行逻辑操作；在RGBA模式下则进行混合操作。
根据着色模式不同，决定像素段采取颜色屏蔽还是指数屏蔽，屏蔽操作之后的像素段将写入到适当的帧缓冲区。如果像素写入模板或深度缓冲区，则进行模板和深度检验屏蔽，而不用执行混合、抖动和逻辑操作。
对于创建一个三维图形的基本步骤，大致可以包括以下三个主要环节：
（1）建模：包括几何建模和行为建模，几何建模处理物体的几何和形状的表示，行为建模处理物体的运动和行为的描述； 
（2）设置视点：描述观察者的空间位置；
（3）设置环境：描述环境的特征，如：光源、空气能见度等。
OpenGL的绘制过程多种多样，内容非常丰富，主要提供以下几种对三维物体的绘制方式：
（1） 线框绘制方式（Wire frame）：绘制三维物体的网格轮廓线。
（2） 深度优先线框绘制方式（Depth cued）：采用线框方式绘图，使远处的物体比近处的物体暗一些，以模拟人眼看物体的效果。
（3） 反走样线框绘制方式（Antialiased）：采用线框方式绘图，绘制时采用反走样技术，以减少图形线条的参差不齐。
（4） 平面明暗处理方式（Flat shading）：对模型的平面单元按光照进行着色，但不进行光滑处理。
（5） 光滑明暗处理方式（Smooth shading）：对模型按光照绘制的过程进行光滑处理，这种方式更接近于现实。
（6） 加阴影和纹理的方式（Shadow and Texture）：在模型表面贴上纹理甚至加上光照阴影效果，使三维场景像照片一样逼真。
（7） 运动模糊绘制方式（Motion blured）：模拟物体运动时人眼观察所觉察到的动感模糊现象。
（8） 大气环境效果（Atmosphere effects）：在三维场景中加入雾等大气环境效果，使人有身临其境之感。 
（9） 深度域效果（Depth of effects）：类似于照相机镜头效果，模拟在聚焦点处清晰。