一文带你快速了解OpenGL
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◇丶素小乐
2025-03-28 05:34:07
OpenGL（Open Graphics Library）是一个跨编程语言、跨平台的编程图形程序接口，它将计算机的资源抽象为“OpenG的对象”，将资源的操作抽象为“OpenGL指令”。OpenGL ES（OpenGL for Embedded Systems）是 OpenGL 三维图形 API 的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计，它去除了许多不必要和性能较低的API接口。本文介绍的OpenGL是基于OpenGLES 3.0的版本，也是目前覆盖率最高的OpenGL版本，广泛应用于各种终端设备。
二、OpenGL上下文（Context）
在应用程序调用任何OpenGL的指令之前，必须创建一个OpenGL的上下文。上下文是一个状态机，保存了OpenGL中的各种状态，这是OpenGL指令执行的基础。OpenGL的函数本质上都是对上下文进行操作，通过封装OpenGL指令，可以将其封装成为一个面向对象的图形API。
三、帧缓冲区（FrameBuffer）
帧缓冲区是OpenGL中的画板，用于输出绘制图像。帧缓冲区不是实际存储数据的对象，而是放置图像数据的对象，如纹理（Texture）或渲染缓冲区（RenderBuffer）。帧缓冲区中包含的“附着”（Attachment）分为：颜色附着（对应颜色缓冲区）、深度附着（对应深度缓冲区）和模板附着（对应模板缓冲区）。
四、顶点数组（VertexArray）和顶点缓冲区（VertexBuffer）
顶点数组存储图像的骨架数据，顶点缓冲区用于将顶点数据存储在显存中。顶点数据用于绘制图像，通过OpenGL的glDrawArrays或glDrawElements函数进行绘制。
五、索引数组（ElementArray）和索引缓冲区（ElementBuffer）
索引数组用于指示OpenGL绘制顶点的顺序，索引缓冲区用于存储索引数据，可以提高绘制性能。OpenGL提供了glDrawArrays和glDrawElements两种主要的绘制方法。
六、着色器程序（Shader）
着色器程序是现代图形API的核心，提供了对图形运算的精细操作。在OpenGL中，需要指定一个由shader编译成的着色器程序来执行绘制操作。常见的着色器包括顶点着色器、片段着色器等。
七、逐片段操作（Per-Fragment Operation）
逐片段操作包括测试、混合和抖动三个步骤。测试阶段包括像素所有者测试、裁剪测试、模板测试和深度测试。混合阶段是将像素颜色与帧缓冲区上的颜色进行混合。抖动阶段是针对低分辨率设备增加可用颜色数量的技术。
八、渲染到纹理
OpenGL程序可以将渲染结果保存到纹理中，以便多次渲染使用。若将帧缓冲区的颜色附着设置为纹理，完成一次渲染后，可以重新构造帧缓冲区，并使用上次渲染的纹理作为输入，重复整个流程。
九、渲染上屏/交换缓冲区(SwapBuffer)
渲染缓冲区通常映射到系统资源，如窗口。在绘制完成后，通过将屏幕缓冲区和离屏缓冲区交换，实现图像在屏幕上的显示。为防止交换缓冲区时屏幕上下区域显示不完整，通常使用双缓冲区和垂直同步技术。
十、OpenGL ES 3.0 图形管线
OpenGL ES 3.0 图形管线涉及顶点数据存储、顶点着色器执行、图元装配、光栅化、片元着色器填充颜色和逐片元操作等关键步骤。图元装配、光栅化和逐片元操作是不由开发者参与的，由OpenGL自动计算。
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