渲染基础
©shuan9999
1. OpenGL 渲染架构
- 架构图：
- Client：客户端，不同于我们理解的，此处指存储在CPU存储器上，在应用程序上执行或在主系统内存执行的代码。譬如，我们写的C\C++代码。
- Server：服务端，同样的也不是我们理解的服务器，而是GPU端，我们写的shader就是在GPU上执行。总的来说我们就是编写程序通过OpenGL库不断将我们的一些数据发送给GPU去执行。
- Attributes、Uniforms、TextureData：是客户端向服务端传递数据的三种方式，其中Attributes表示属性，通过GLSL间接传递到顶点着色器，不能传到片元着色器，譬如：颜色数据、顶点数据、纹理坐标光照法线等经常发生变化的值。Uniforms类似一个通道，传递的数据很多，譬如：传入一个旋转矩阵到顶点着色器让整个图形发生旋转、传入一个转换矩阵到片元着色器将解码后的视频YUV颜色空间转换成RGB。Uniforms主要传递不会经常发生变化的值。TextureData表示纹理数据，也就是我们看到的图片，日常给图片加滤镜就是操作纹理。
2. OpenGL 固定管线下的常用API
GLShaderManager::InitializeStockShaders();
- GLShaderManager 的初始化
GLFrumstum::SetOrthographic(GLfloat xMin, GLfloat xMax, GLfloat yMin, GLfloat yMax, GLfloat zMin, GLfloat zMax);
- 设置正投影
CLFrustum::SetPerspective(float fFov , float fAspect ,float fNear ,float fFar);
- GLFrustum类通过setPerspective ⽅法为我们构建⼀个平截头体。
- 参数：
- fFov:垂直⽅向上的视场⻆度
- fAspect:窗⼝的宽度与⾼度的纵横⽐
- fNear:近裁剪⾯距离
- fFar:远裁剪⾯距离
- 纵横⽐ = 宽(w)/⾼(h)
void GLBatch::Begain(GLeunm primitive,GLuint nVerts,GLuint nTexttureUnints = 0);
- 参数1：图元
- 参数2：顶点数
- 参数3：⼀组或者2组纹理坐标（可选）
//复制顶点数据(⼀个由3分量x,y,z顶点组成的数组)
void GLBatch::CopyVerterxData3f(GLfloat *vVerts);
//复制表⾯法线数据
void GLBatch::CopyNormalDataf(GLfloat *vNorms);
//复制颜⾊数据
void GLBatch::CopyColorData4f(GLfloat *vColors);
//复制纹理坐标数据
void GLBatch::CopyTexCoordData2f(GLFloat *vTextCoords, GLuint uiTextureLayer);
//结束数据复制
void GLBatch::End(void);
//绘制图形
void GLBatch::Draw(void);
- GLBatch ,是在GLTools中包含的⼀个简单容器类
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,GLfloat vColor[4]);
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_FLAT,GLfloat mvp[16],GLfloat vColor[4]);
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_SHADED,GLfloat mvp[16]);
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vColor[4])
-
默认光源着⾊器
- 参数1: 存储着⾊器种类-默认光源着⾊器
- 参数2: 模型4*4矩阵
- 参数3: 投影4*4矩阵
- 参数4: 颜⾊值
- 使⽤场景: 在绘制图形时, 可以应⽤变换(模型/投影变化) 这种着⾊器会使绘制的图形产⽣阴影和光照的效果
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat
mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vColor[4])
-
点光源着⾊器
- 参数1: 存储着⾊器种类-点光源着⾊器
- 参数2: 模型4*4矩阵
- 参数3: 投影4*4矩阵
- 参数4: 点光源的位置
- 参数5: 漫反射颜⾊值
- 使⽤场景: 在绘制图形时，可以应⽤变换(模型/投影变化) 这种着⾊器会使绘制的图形产⽣阴影和光照的效果。它与默认光源着⾊器⾮常类似，区别只是光源位置可能是特定的
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE,GLfloat
mvMatrix[16],GLint nTextureUnit)
-
纹理替换矩阵着⾊器
- 参数1: 存储着⾊器种类-纹理替换矩阵着⾊器
- 参数2: 模型4*4矩阵
- 参数3: 纹理单元
- 使⽤场景: 在绘制图形时，可以应⽤变换(模型/投影变化)，这种着⾊器通过给定的模型视图投影矩阵。使⽤纹理单元来进⾏颜⾊填充。其中每个像素点的颜⾊是从纹理中获取
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat vColor[4],GLint nTextureUnit)
-
纹理调整着⾊器
- 参数1: 存储着⾊器种类-纹理调整着⾊器
- 参数2: 模型4*4矩阵
- 参数3: 颜⾊值
- 参数4: 纹理单元
- 使⽤场景: 在绘制图形时，可以应⽤变换(模型/投影变化)，这种着⾊器通过给定的模
型视图投影矩阵。着⾊器将⼀个基本⾊乘以⼀个取⾃纹理单元nTextureUnit 的纹理。将颜⾊与纹理进⾏颜⾊混合后才填充到⽚段中
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vBaseColor[4],GLint nTextureUnit)
-
纹理光源着⾊器
- 参数1: 存储着⾊器种类-纹理光源着⾊器
- 参数2: 模型4*4矩阵
- 参数3: 投影4*4矩阵
- 参数4: 点光源位置
- 参数5: 颜⾊值(⼏何图形的基本⾊)
- 参数6: 纹理单元
- 使⽤场景: 在绘制图形时，可以应⽤变换(模型/投影变化)，这种着⾊器通过给定的模型视图投影矩阵。着⾊器将⼀个纹理通过漫反射照明计算进⾏调整(相乘)
3. OpenGL 基本图元
绘制图形的基本单元，表示对于给定的若干顶点怎么去绘制
对于给定的顶点，每个在屏幕上都是单独的点，相互之间不连接
一对顶点连接成一条线
将所给的顶点从第一个连接到最后一个
和GL_LINE_STRIP相同,但是最后⼀个顶点和第⼀个顶点连接起来了
每3个顶点定义⼀个新的三⻆形
共⽤⼀个条带(strip)上的顶点的⼀组三⻆形
以⼀个圆点为中⼼呈扇形排列,共⽤相邻顶点的⼀组三⻆形
如下图：
4. OpenGL 三⻆形
- OpenGL中光栅化最欢迎的是三⻆形，3个顶点就能构成⼀个三⻆形
- 如下图所示：
- 在绘制第⼀个三⻆形时，线条是按照从V0-V1，再到V2，最后再回到V0的⼀个闭合三⻆形。 这个是沿着顶点顺时针⽅向。这种顺序与⽅向结合来指定顶点的⽅式称为环绕。
- 在默认情况下，OpenGL 认为具有逆时针⽅向环绕的多边形为正
⾯。这就意味着上图左边是正⾯，右边是反⾯。
正反面的判定可以通过以下API修改，但是不建议修改。
glFrontFace(GL_CW)
GL_CW:告诉OpenGL 顺时针环绕的多边形为正⾯
GL_CCW:告诉OpenGL 逆时针环绕的多边形为正⾯
