[原] OpenGL ES 學習筆記 (一)
1. OpenGL ES 的坐標系在屏幕上的分布
OpenGL ES 的坐標系{x, y, z}
通過圖片的三維坐標系可以知道：
- 它是一個三維坐標系 {x, y, z}
- 三維坐標中心在正方體的幾何中心 {0， 0， 0}
- 整個坐標系是 [0, 1] 的點，也就是說 OpenGL 中只支持 0 ~ 1 的點 （這裏所講的 0 和 1 ，最好理解成 0 --> 無限小， 1 --> 無限大 ，它並不是指 0 個單位的長度，或 1 個單位的長度。）
2. OpenGL 能直接繪制的是： 點精靈、線、三角形，它們統稱為 圖元（Primitive）
2.1 線元：
Line Strip , 指首尾相接的線段，第一條線和最後一條線沒有連接在一起；
Line Loops, 指首尾相接的線段，第一條線和最後一條線連接在一起，即閉合的曲線；
2.2 三角形
Triangle Strip, 指條帶，相互連接的三角形
Triangle Fan, 指扇面，相互連接的三角形
Triangle
扇面
2.3 點精靈 【主要應用在 紋理 方面】
3. OpenGL ES 2 的渲染管線
圖形管線（Graphics Pipeline）
因為這裏是 iOS 端的圖，所以重新繪制了一下：
OpenGL ES 2 渲染流程圖
primitive assembly : 圖元裝配
rasterization： 光柵華
per-fragment operation：分段操作
4. Vertex Arrays / Buffer Objects :
4.1 Vertex Arrays Objects (簡稱：VAOs)，頂點數組對象，就是一個數組，包含頂點坐標、顏色值、紋理坐標等數據；通過 CPU內存關聯到 GPU 的內存區被 GPU 所使用；
【官方解釋：Vertex data may be sourced from arrays that are stored in application memory (via a pointer) or faster GPU memory (in a buffer object).（意指：頂點數組保存在程序內存或快速GPU內存中，前者通過數組指針訪問數據，後者直接通過 Buffer Objects 訪問。【就是指 VAOs 或 VBOs 方式訪問】）】
例如：繪制的三角形的數組（三個頂（端）點坐標）如下圖：
VFVertex的定義：
4.2 Vertex Buffer Objects , (簡稱：VBOs [ Vertex Buffer Objects ])，緩存對象，就是持有頂點數組數據或數據下標的對象【並不是指面向對象裏面的對象哦，其實一塊 GPU 內存塊】。
【官方解釋：Buffer objects hold vertex array data or indices in high-performance server memory. （意指：VBOs 是持有保存在GPU快速內存區的頂點數據或頂點數據下標的緩存對象。）】
5. Vertex Shader （頂點著色器） :處理頂點相關的數據，包括頂點在屏幕的位置（矩陣變換），頂點處的光照計算，紋理坐標等。
頂點著色器的信號圖：
5.1 輸入信號：Attributes、Uniforms、Samplers (optional)
a. Attributes : 屬性的意思，指每一個頂點數據；
b. Uniforms :
b.1. 統一的意思 , 是一個只讀全局常量，存儲在程序的常量區；
b.2. 當 Vertex Shader 和 Fragment Shader 定義了同名同類型的 Uniform 常量時，此時的 Uniform 常量就變成了全局常量（指向同一塊內存區的常量）；
c. Samplers (可選的) : 是一個特殊的 Uniforms 保存的是 Texteures（紋理） 數據；
5.2 輸出信號： Varying
Varying :
a. 它是 Vertex Shader 與 Fragment Shader 的接口，是為了解決功能性問題（兩個 Shader 的信息交互）；
b. 儲存 Vertex Shader 的輸出信息；
c. Vertex Shader 與 Fragment Shader 中必須要有必須要同名同類型的Varying 變量，不然會編譯錯誤；（因為它是兩個 Shader 的信息接口啊，不一樣還接什麽口啊。）
5.3 交互信息： Temporary Variables
Temporary Variables :
a. 指臨時變量；
b. 儲存 Shader 處理過程中的中間值用的；
c. 聲明在 Funtions(函數) 或 Variable(變量) 內部；
5.4 輸出的內建變量： gl_Position、gl_FrontFacing、gl_PointSize
a. gl_Position ** ( highp vec4 變量 ) :
就是 Vertex Position，Vertex Shader 的輸出值，而且是必須要賦值的變量；只有在 Vertex Shader 中使用才會有效**；
註意：highp vec4, highp ( high precision ) 高精度的意思，是精度限定符； vec4 ( Floating Point Vector ) 浮點向量 , OpenGL ES 的數據類型。
b. gl_PointSize ( mediump float 變量 ) :
告訴 Vertex Shader 柵格化點的尺寸（pixels,像素化），想要改變繪制點的大小就是要用這個變量 只有在 Vertex Shader 中使用才會有效；
註意：mediump , mediump ( medium precision ) 中等精度的意思，是精度限定符；還有最後一個精度限制符是 lowp ( low precision )，低精度的意思。
c. gl_FrontFacing ( bool 變量 ) :
改變渲染物體的 Front Facing 和 Back Facing , 是用於處理物體光照問題的變量，雙面光照（3D 物體裏外光照）問題的時候才會使用的變量，只能在 Vertex Shader 中進行設置， Fragment Shader 是只讀的；
6. Primitive Assembly （圖元裝配） ：
第一步，把 Vertex Shader 處理後的頂點數據組織成 OpenGL ES 可以直接渲染的基本圖元：點、線、三角形；
第二步，裁剪 ( Clipping ) ，只保留在渲染區域（視錐體，視覺區域）內的圖元；
第二步，剔除 ( Culling )，可通過編程決定剔除前面、後面、還是全部；
【註意】視錐體，實際上是一個三維錐體包含的空間區域，由攝影機和物體的捕捉關系形成；
7. Rasterization ( 光柵化 ) ：
光柵化的信號圖：
作用是，將基本圖元（點、線、三角形）轉換成二維的片元（Fragment, 包含二維坐標、顏色值、紋理坐標等等屬性）, 像素化基本圖元使其可以在屏幕上進行繪制（顯示）。
8. Texture Memory ( 紋理內存 ) :
Texture 就是指保存了圖片（位圖）的所有顏色的緩存；Texture Memory 就是圖片的顏色（像素）內存；每一個嵌入式系統對 Texture Memory 的大小都是有限制的；
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完整的 iOS 渲染繪制管線圖中，向上指向 Vertex Shader 的虛線，意指 Texture Coordinate （紋理坐標）信息是通過程序提供給它的；
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完整的 iOS 渲染繪制管線圖中，指向 Fragment Shader 的實線，因為 Fragment Shader 處理的是光柵化後的數據，即像素數據，而 Texture 本身就是像素數據，所以 Texture Memory 可以直接當成 Fragment Shader 的輸入；
片元著色器信號圖：
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輸入信號： Varying、Uniforms、Samples
與 Vertex Shader 的輸入是同一個意思，具體請查看 Vertex Shader 處的解釋~~~； -
輸入的內建變量：gl_FragCoord、gl_FrontFacing、gl_PointCoord
a. gl_FragCoord ( mediump vec4 只讀變量 ) : 是保存窗口相對坐標的 { x, y, z, 1/w } 的變量，z 表示深度 （will be used for the fragment‘s depth）, w 表示旋轉；
b. gl_PointCoord ( mediump int 只讀變量 ) : 是包含了當前片元原始點位置的二維坐標；點的範圍是 [ 0, 1 ] ;
c. gl_FrontFacing ： 請查看 Vertex Shader 處的解釋；
- 輸出信號 （內建變量） ： gl_FragColor、gl_FragData (圖上沒寫)
a. gl_FragColor ( mediump vec4 ) : 片元的顏色值；
b. gl_FragData ( mediump vec4 ) : 是一個數組，片元顏色集；
【註意】註：兩個輸出信號只能同時存在一個，就是 寫了 gl_FragColor 就不要寫 gl_FragData , 反之亦然；
10. Per-Fragment Operations ：
信號圖：
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Pixel ownership test ( 像素歸屬測試 ) ：
判斷像素在 Framebuffer 中的位置是不是為當前 OpenGL ES Context 所有，即測試某個像素是否屬於當前的 Context 或是否被展示（是否被用戶可見）； -
Scissor Test ( 裁剪測試 ) ：
判斷像素是否在由 glScissor* 定義的裁剪區域內，不在該剪裁區域內的像素就會被丟棄掉； -
Stencil Test ( 模版測試 )：
將模版緩存中的值與一個參考值進行比較，從而進行相應的處理； -
Depth Test ( 深度測試 ) ：
比較下一個片段與幀緩沖區中的片段的深度，從而決定哪一個像素在前面，哪一個像素被遮擋； -
Blending ( 混合 ) ：
將片段的顏色和幀緩存中已有的顏色值進行混合，並將混合所得的新值寫入幀緩存 （FrameBuffer） ； -
Dithering ( 抖動 ) ：
使用有限的色彩讓你看到比實際圖象更為豐富的色彩顯示方式，以緩解表示顏色的值的精度不夠大而導致顏色劇變的問題。
11. Render Buffer & Frame Buffer:
關系圖：
- Render Buffer ( 渲染緩存 ) :
a. 簡稱 RBO , Render Buffer Object；
b. 是由程序（Application）分配的 2D 圖片緩存；
c. Render Buffer 可以分配和存儲顏色（color）、深度（depth）、模版（stectil）值，也可以把這三種值裝載到 Frame Buffer 裏面；
- Frame Buffer ( 幀緩存 ) :
a. 簡稱 FBO , Frame Buffer Object；
b. 是顏色、深度、模板緩存裝載在 FBO 上所有裝載點的合集；
c. 描述顏色、深度、模板的大小和類型的屬性狀態；
d. 描述 Texture 名稱的屬性狀態；
e. 描述裝載在 FBO 上的 Render Buffer Objects ( 渲染緩存對象 ) 的屬性狀態；
【註意】
FBO API 支持的操作如下：
1. 只能通過 OpenGL ES 命令 ( API ) 創建 FBO 對象；
2. 使用一個 EGL Context 去創建和使用多個 FBO , 即不要為每一個 FBO 對象創建一個正在渲染的上下文（rendering context）；
3. 創建 off-screen 的顏色、深度、模板渲染緩存和紋理需要裝載在 FBO 上；
4. 通過多個 FBO 來共享顏色、深度、模板緩存；
5. 正確地裝載紋理的顏色或深度到 FBO 中，避免復制操作；
12. EAGL API :
官方的是 EGL API 與平臺無關，因為它本身是可以進行平臺定制的，所以 iOS 下就被 Apple 定制成了 EAGL API 。
EAGL.h : 裏面的核心類是 EAGLContext , 上下文環境；
EAGLDrawable.h : 用於渲染繪制輸出的 EAGLContext 分類；
CAEAGLLayer : iOS 端的渲染窗口寄宿層；
[註]
- EGL API 設計出來的目的就是為了在 OpenGL ES 2 能在窗口系統 （屏幕 ，iOS 是 CAEAGLLayer 類為寄宿層的 View）進行渲染繪制；
- 可以進行 EGL 渲染的前提是：
a. 可以進行顯示的設備（ iOS 下當然是手機或模擬器 ）
b. 創建渲染面（rendering surface）, 設備的屏幕 ( on-screen ) 或 像素緩存 ( pixel Buffer ) ( off-screen )
[註] pixel Buffer , 這種 buffer 是不能直接顯示的，只能成為渲染面或通過其它 API 分享出去，如： pbuffers 經常被用於 Texture 的 maps , 因為 Texture 本身也是像素嘛；
3.創建渲染上下文 （ rendering context ）, 即 OpenGL ES 2 Rendering Context ；
[原] OpenGL ES 學習筆記 (一)