OpenGL学习（一）-- 术语了解

个人 OpenGL 专题学习目录，但愿和你们一块儿学习交流进步！

• OpenGL学习（一）-- 术语了解
• OpenGL学习（二）-- Xcode 搭建 OpenGL 环境
• OpenGL学习（三）-- OpenGL 基础渲染
• OpenGL学习（四）-- 正面&背面剔除和深度测试
• OpenGL学习（五）-- 裁剪与混合
• OpenGL学习（六）-- 基础纹理
• OpenGL学习（七）-- 基础变化综合练习实践总结
• OpenGL学习（八）-- OpenGL ES 初探（上）
• OpenGL学习（九）-- OpenGL ES 初探（下）GLKit
• OpenGL学习（十）-- 着色语言 GLSL 语法介绍
• OpenGL学习（十一）-- 用 GLSL 实现加载图片
• OpenGL学习（十二）-- OpenGL ES 纹理翻转的策略对比

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在学习 OpenGL 以前，咱们先来了解一下涉及到的一些术语名词。

一、渲染

将数学和图形数据转换成 3D 空间图像的操做叫作渲染（Rendering）。当这个术语做为动词使用时，指的是计算机建立三维图像时所经历的过程。它也做为名词使用，指的仅仅是最终的图像做品。

二、变换（Transformation）和投影（Projection）

如上图显示的是用线条绘制的一个放置在一个平面上的立方体。

• 变换： 经过 变换（Transformation），或者说旋转这些点，并在他们之间绘制线段，咱们就能在平面的 2D 屏幕上创造出一个 3D 世界的错觉。
• 顶点： 这些点自己叫作 顶点（Vertices，单数为 Vertex），他们能经过一种称为 变换矩阵（Transformation Matrix） 的数学结构进行旋转。 另外还有一种矩阵叫 投影矩阵（Projection Matrix），用于将 3D 坐标转换成二维屏幕坐标，实际的线条也将在二维屏幕坐标上进行绘制。
• 投影（Projection）： 用于建立几何图形的3D坐标将投影到一个2D表面（窗口背景）。
• 正投影（Orthographic Projection）或平行投影： 物体在屏幕上的大小和实际大小相同，不论是远仍是近。
• 透视投影（Perspective Projection）：远处的物体看上去比近处的物体更小一些，在模拟和3D动画中，这种投影可以得到最大程度的逼真感。

三、顶点、片元、图元和光栅化

过程：顶点—> 图元 —> 片元—> 像素

顶点—> 图元：

几何顶点被组合为图元（点，线段或多边形），而后图元被合成片元，最后片元被转换为帧缓存中的象素数据。

图元 —> 片元：

图元被分几步转换为片元：图元被适当的裁剪，颜色和纹理数据也相应做出必要的调整，相关的坐标被转换为窗口坐标。最后，光栅化将裁剪好的图元转换为片元。

• 1） 裁剪
• 2） 转换到窗口坐标
• 3） 光栅化

光栅化 是将一个图元转变为一个二维图象（其实只是布满平面，没有真正的替换帧缓存区）的过程。二维图象上每一个点都包含了颜色、深度和纹理数据。将该点和相关信息叫作一个 片元（fragment）。（这就是片元和像素之间的关键区别，虽然二者的直观印象都是的像素，可是片元比像素多了许多信息，在光栅化中纹理映射以后图元信息转化为了像素）

片元—> 像素：

• 1）象素全部权（ownership）检测
• 2）裁剪检测
• 3）Alpha 检测
• 4）模版检测
• 5）深度检测
• 6）融合
• 7）抖动
• 8）逻辑操做

着色： 沿着顶点之间改变颜⾊色值，可以轻松建立光照照射到一个立方体的效果。着色器（Shader） 则是在图形硬件上执行的单独程序，用来处理顶点和执行光栅化任务。

纹理贴图（Texture Mapping）： 将纹理理图⽚片附着到你绘图的图像上。一个纹理就是一副用来贴到三角形或多边形上的图片。

混合（Blending）： 颜⾊色混合效果。

四、状态机

状态机 就是一种存在于理论中的机器，它具备如下的特色：

1. 它有记忆的能力，可以记住本身当前的状态。
2. 它能够接收输入，根据输入的内容和本身的状态，修改本身的状态，而且能够获得输出。
3. 当它进入某个特殊的状态（停机状态）的时候，它再也不接收输入，中止工做。

理论提及来很抽象，但其实是很好理解的。 首先，从本质上讲，咱们如今的 电脑 就是典型的状态机。能够对照理解：

1. 电脑的存储器（内存、硬盘等等），能够记住电脑本身当前的状态（当前安装在电脑中的软件、保存在电脑中的数据，其实都是二进制的值，都属于当前的状态）。
2. 电脑的输入设备接收输入（键盘输入、鼠标输入、文件输入），根据输入的内容和本身的状态（主要指能够运行的程序代码），修改本身的状态（修改内存中的值），而且能够获得输出（将结果显示到屏幕）。
3. 当它进入某个特殊的状态（关机状态）的时候，它再也不接收输入，中止工做。

OpenGL 也能够当作这样的一种机器。让咱们先对照理解一下：

1. OpenGL 能够记录本身的状态（好比：当前所使用的颜色、是否开启了混合功能，等等，这些都是要记录的）
2. OpenGL 能够接收输入（当咱们调用 OpenGL 函数的时候，实际上能够当作 OpenGL 在接收咱们的输入），根据输入的内容和本身的状态，修改本身的状态，而且能够获得输出（好比咱们调用 glColor3f，则 OpenGL 接收到这个输入后会修改本身的“当前颜色”这个状态；咱们调用 glRectf，则 OpenGL 会输出一个矩形）
3. OpenGL 能够进入中止状态，再也不接收输入。这个可能在咱们的程序中表现得不太明显，不过在程序退出前，OpenGL 总会先中止工做的。

简单总结就是：OpenGL 是一个 状态机，它保持自身的状态，除非用户输入一条命令让它改变状态。

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