五、OpenGL初探之OpenGL渲染基础(OpenGL图元/固定管线下的着色器)

初识OpenGL的开发者须要先要学会固定管线的渲染流程和思路，为以后学习可编程管线以及编写GLSL着色器程序打好基础，固定管线和可编程管线的区别只在于着色器程序的区别，其余的业务逻辑基本一致，好了，解释完了，开始上干货概念部分

一、OpenGL固定管线下的多种存储着色器介绍
二、OpenGL图元
三、OpenGL点/线/三角形
四、OpenGL工具类GLBatch的使用
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1、OpenGL固定管线的存储着色器介绍

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固定管线下，咱们须要使用到一个类GLShaderManager(着色器管理者),下面咱们来学习一下GLShaderManager的初始化

//定义全局变量
GLShaderManager shaderManager;

//在OpenGL环境配置完成后开始初始化
shaderManager.InitializeStockShaders();

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介绍完GLShaderManager初始化以后，咱们来学习一下固定管线下的存储着色器，使用固定管线下的存储着色器的时候，你不须要知道哪些工做是顶点着色器来完成，哪些工做是由片元着色器完成，该使用哪一个通道进行传值，你只须要学会使用对应的API把须要的入参传入进去就好了，剩下的交给它，它已经封装好了这些功能。

先说明一下，在OpenGL里面咱们使用任何固定管线，都是使用这一个函数，不一样的着色器类型，仅仅是对应着色器的参数不相同而已

shaderManager.UseStockShader(<#GLT_STOCK_SHADER nShaderID, ...#>)

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接下来咱们开始着色器的学习：

一、单元着色器

使用场景：绘制默认OpenGL坐标系（-1，1）下的图形，图形的全部片断都会以一种颜色填充

API函数：

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,GLfloat vColor[4]);

参数1：存储着色器种类-单元着色器GLT_SHADER_IDENTITY
参数2：一维颜色数组，下标分别对应RGBA

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二、平面着色器

使用场景：在绘制图形时，能够应用变换，例如仿射变换(投影/模型)变化

API函数：

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_FLAT,GLfloat mvp[16],GLfloat vColor[4]);

参数1：存储着色器种类-平面着色器GLT_SHADER_FLAT
参数2：容许变化的4*4矩阵
参数3：一维颜色数组，下标分别对应RGBA

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三、上色着色器

使用场景：在绘制图形时，能够应用变化(仿射变换,例如投影/模型变化)颜色将会平滑的插入到顶点之间称为平滑着色.

API函数：

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_SHADED,GLfloat mvp[16]);

参数1：存储着色器种类-上色着色器GLT_SHADER_SHADED
参数2：容许变化的4*4矩阵

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四、默认光源着色器

使用场景：在绘制图形时，能够应用变化(仿射变换,例如投影/模型变化)这种着色器会使绘制的图形产生阴影和光照效果(平行光)。

API函数：

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vColor[4]);

参数1：存储着色器种类-默认光源着色器GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT
参数2：模型4*4矩阵
参数3：投影4*4矩阵
参数4：颜色值（注意：绘制这个图形的颜色，不是光的颜色）

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五、点光源着色器

使用场景：在绘制图形时，能够应用变化(仿射变换,例如投影/模型变化)这种着色器会使绘制的图形产生阴影和光照效果(平行光)。它与默认光源着色器很是相似，区别只是光源的位置多是特定的。

API函数：

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vColor[4]);

参数1：存储着色器种类-点光源着色器GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIEF
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（x,y,z）由于光源不须要w(奇次坐标，通俗称缩放因子)
参数5：漫反射颜色值

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六、纹理替换矩阵着色器

使用场景：在绘制图形时，能够应用变化(投影/模型变化)这种着色器经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值是从纹理中获取.

API函数：

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE,GLfloat mvMatrix[16],GLint nTextureUnit);

参数1：存储着色器种类-纹理替换矩阵着色器GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE
参数2：模型4*4矩阵
参数3：纹理单元

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七、纹理调整着色器

使用场景：在绘制图形时，能够应用变化(投影/模型变化)这种着色器经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断中.

API函数：

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat vColor[4],GLint nTextureUnit);

参数1：存储着色器种类-纹理调整着色器GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE
参数2：模型4*4矩阵
参数3：颜色值
参数4：纹理单元

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八、纹理光源着色器

使用场景：在绘制图形时，能够应用变化(投影/模型变化)这种着色器经过给定的模型视图投影矩阵.着色器将一个纹理经过漫反射照明计算进行调整(相乘).

API函数：

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIEF,G Lfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vBaseColor[4],GLint nTextureUnit);

参数1：存储着色器种类-纹理光源着色器GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIEF
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：颜色值（几何图形的基本色）
参数6：纹理单元

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2、OpenGL基本图元

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OpenGL经常使用的7种基本图元及图元描述分别以下表

其中最受欢迎的是三角形GL_TRIANGLES，由于三角形理论上是能够绘制任何图形的。

下面是这6种的示例图(备注:GL_POINTS点的就不画了)

3、OpenGL点/线/三角形及三角形的环绕方式

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一、最简单也是最经常使用的方法glPointSize

glPointSize(<#GLfloat size#>);

参数1：表示点的大小

例如：
glPointSize(4.0f);

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二、设置点的大小范围和点与点之间的间隔,获取点大小范围和最小步长

GLfloat sizes[2] = {2.0f, 8.0f};
GLfloat step = 1.0f;
    
glGetFloatv(GL_POINT_SIZE_RANGE, sizes);
glGetFloatv(GL_POINT_SIZE_GRANULARITY, &step);

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三、经过使用程序点大小模式来设置点的大小，这种模式下容许咱们经过编程在顶点着色器或者几何着色器中设置点的大小。着色器内建变量gl_PointSize，而且能够在着色器源码中直接写.

glEnable(GL_PROGRAM_POINT_SIZE);

gl_PointSize = 5.0

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四、设置线段宽度

glLineWidth(<#GLfloat width#>)

参数1：线段宽度

例如：
glLineWidth(3.f);

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五、对于OpenGL光栅化最受欢迎的就是三角形，3个顶点就能构成一个三角形，三角形的类型(形状)取决于3个顶点的链接方式和顶点坐标，例如并非全部的三角形都是正三角形，三角形的链接方式是GL_TRIANGLES，能够参考图元那张图中的GL_TRIANGLES

六、三角形的环绕方式

参考上面OpenGL图元那张图中的GL_TRIANGLES

在绘制第一个三⻆角形时，线条是按照从A0->A1->A2->A0链接起来的，造成一个闭合三角形。 三角形A0A1A2这个是沿着顶点逆时针方向，而三角形A3A4A5这个三角形是颜色顶点顺时针方向的。这种顺序与方向结合来指定顶点的⽅式称为环绕。

默认状况下，OpenGL认为具备逆时针方向环绕的多边形为正面.这就意味着三角形A0A1A2是正面，而三角形A3A4A5这个是反面.

七、三角形带及三角形带的优势

对于不少表面或者形状而言,咱们会须要绘制几个相连的三角形. 这时咱们可使用GL_TRIANGLE_STRIP 图元绘制⼀串串相连的三角形,从而节省大量的时间.如上面OpenGL图元图片中的GL_TRIANGLE_STRIP

三角形带的优势:

三角形带的优势:

一、用前3个顶点指定第1个三角形以后，对于接下来的每个三角形，只须要再指定1个顶点。须要绘制⼤量的三角形时，采用这种⽅法能够节省大量的程序代码和数据存储空间

二、提供运算性能和节省带宽。更少的顶点意味着数据从内存传输到图形卡的速度更快，而且顶点着色器须要处理的次数也更少了。

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八、三角形扇

对于不少表⾯或者形状而言,咱们会须要绘制几个相连的三⻆形. 这时咱们可使⽤GL_TRIANGLE_FAN 图元绘制⼀组围绕⼀个中心点相连的三角形，如上面OpenGL图元图片中的GL_TRIANGLE_FAN

4、OpenGL工具类GLBatch的经常使用API的使用

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GLBatch 俗称批次类，是在GLTools中包含的一个简单的容器类.经常使用的API以下：

一、设置图元，顶点数和纹理坐标(纹理坐标可选)

void GLBatch::Begain(GLeunm primitive,GLuint nVerts,GLuint nTexttureUnints = 0);

参数1：图元
参数2：顶点数
参数3：一组或者两组纹理坐标（可选参数）

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二、复制顶点数据（一个由3份量x,y,z顶点组成的一维数组）

void GLBatch::CopyVerterxData3f(GLfloat *vVerts);

参数1：3份量顶点数组，表明(x,y,z)

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三、复制表面法线数据

void GLBatch::CopyNormalDataf(GLfloat *vNorms);

参数1：法线

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四、复制颜色数据

void GLBatch::CopyColorData4f(GLfloat *vColors);

参数1：RGBA颜色值数组

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五、复制纹理坐标数据

void GLBatch::CopyTexCoordData2f(GLFloat *vTextCoords, GLuint uiTextureLayer);

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六、结束数据复制

void GLBatch::End(void);

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七、绘制图形

void GLBatch::Draw(void);

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下一节，咱们会使用固定存储着色器作一下多种图元组合实现，今天就到这里啦~