OpenGL ES9.0 从OpenGL到OpenGL ES

OpneGL ES 是以手持和嵌入式为目标的高级3D图形应用程序编程接口,OpenGL ES是目前智能手机中占据统治地位的图形API。支持的平台Android、iOS、Linux、Windows.

OpenGL ES 开放式图形库用于可视化的二维和三维数据。OpenGL ES是OpenGL的简化版本,它消除了冗余功能,提供了一个既易于学习又更易于在移动图形硬件中实现的库。

OpenGL ES 允许应用程序利用底层图形处理器的强大功能。iOS设备上GPU可以执行复杂的2D和3D绘图,以及最终图像中每个像素的复杂着色计算。

OpenGL 图形管线:


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2.png

Application 应用
Primitives 图元
vertex 顶点
Geometry 几何
Primitive assembly 图元装配
Fragment 片元
Texturing 纹理
Fog 雾化
blending 绑定

顶点着色器:

着色器程序:描述顶点上执行操作的顶点着色器程序源代码或可执行文件
顶点着色器输入:用顶点数组提供每个顶点的数据
uniform:顶点或片元着色器使用的不变数据
采样器:代表顶点着色器使用纹理的特殊统一变量类型。


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顶点着色业务:
矩阵变换位置
计算光照公式生成逐顶点颜色
生成/变换纹理坐标
它可以用于执行自定义计算,实施新的变换,照明或者传统的固定功能所不允许的基于顶点的效果。

顶点着色器代码案例:

4.png

图元装配:

顶点着色器之后的阶段就是图元装配
图元:(Primitive)点、线、三角形
图元装配:将顶点数据计算成一个个图元,在这个阶段会执行裁剪、透视、分割和viewport等变换操作。

图元类型和顶点确定将被渲染的单独图元,对于每个单独图元及对应的顶点,图元装配阶段执行的操作包括:将顶点着色器的输出值执行裁剪、透视、分割,视口变换后进入光栅化阶段。

光栅化:

在这个阶段绘制对应的图元,光栅化就是将图元转化成一组二维片段的过程。而这些转化的片段将由片元着色器处理。这些二维片段就是屏幕上可绘制的像素。


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片元着色器:
着色器程序:描述片段上执行操作的片元着色器程序源代码/可执行文件
输入变量:光栅化单元用差值为每个片段生成的顶点着色器输出
uniform:顶点、片元着色器使用的不变数据
采样器:代表片元着色器使用纹理的特殊统一变量类型

片元着色器业务:

计算颜色
获取纹理值
往像素点中心填充颜色/纹理值
可以用于图片、视频、图形中每个像素的颜色填充、比如给视频加滤镜,实际上就是将视频中每个图片的像素点的颜色值进行修改。

片元着色器代码:


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逐片段操作流程:

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像素归属测试:
确定帧缓存区中的位置[Xw,Yw]的像素目前是不是归属于OpenGLES所有。例如,如果一个显示OpenGL ES帧缓存区view被另外一个view所遮蔽。则在窗口系统的判定中,被遮蔽的像素不属于OpenGL ES的上下文。从而不全显示这些像素。

而像素归属测试是OpenGL ES的一部分,它不由开发人员人为控制,而由OpenGL ES内部进行。

裁剪测试:裁剪测试确定[Xw,Yw]是否位于作为OpenGL ES状态的一部分裁剪矩形范围内,如果该片段属于裁剪区域之外,则被抛弃。

深度测试:输入片段的深度值进行比较,确定片段是否拒绝测试。
混合:将新生的片段颜色与保存在帧缓存位置的颜色组合起来
抖动:抖动可以用于最小化,因为使用有限精度在帧缓存区中保存颜色值儿产生伪像。

EGL:Embedded Graphics Library

OpenGL ES 命令需要渲染上下文和绘制表面才能完成图形的绘制。
渲染上下文:存储相关OpenGL ES状态。
绘制表面:是用于绘制图元的表面,它指定渲染所需要的缓存区类型,例如颜色缓存区,深度缓存区,模板缓存区。

OpenGL ES API 并没有提供如何创建渲染上下文或者上下文如何连接到原生窗口系统。EGL是khronos渲染API[如OpenGL ES]和原生窗口系统之间的接口。唯一支持OpenGL ES却不支持EGL平台是iOS.

Apple提供自己的EGL API的iOS实现,称为EAGL。

因为每个窗口系统都有不同的定义,所以EGL提供基本的不透明类型-EGLDisplay,这个类型封装了所有系统相关性,用于和原生窗口系统接口。

由于OpenGL ES是基于C的API,因此受到很广泛的支持。作为C的API,它与Objective-C Cocoa Touch应用程序无缝集成。

OpenGL ES规范中没有定义窗口层。相反,托管操作系统必须提供函数来创建一个接受命令的OpenGL ES 上下文和一个帧缓存区,其中写入所有绘图命令的结果。

在iOS中使用OpenGL ES需要使用iOS类来设置和呈现绘图表面,并使用平台中立的API来呈现其内容。

计算机对动画的实现

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