在上一篇OpenGL 下的坐標系的最后部分，我們已經(jīng)了解了著色器渲染的流程。下面就來學習一下基礎(chǔ)圖形渲染管線。
OpenGL基礎(chǔ)圖形渲染管線
在OpenGL中，無論是使用可編程管線，還是使用固定管線，那么它的渲染管線流程都是一樣的。
1.客戶端--服務端
管線分為上下2部分，上部分是Client客戶端，下半部分則是Server服務端。
這里的客戶端并非是我們在平時開發(fā)中說的iOS客戶端、Android客戶端。這里的客戶端指的是在CPU上所存儲的代碼，比如OpenGL的API和C/C++的代碼。這里的Server端調(diào)用的是GPU芯片，然后不斷從客戶端把數(shù)據(jù)（顏色）傳遞到服務端來執(zhí)行。
專業(yè)解釋為：客戶端是存儲在CPU存儲器中的，并且在應用程序中執(zhí)行，或者在主系統(tǒng)內(nèi)存的驅(qū)動程序中執(zhí)?。驅(qū)動程序會將渲染命令和數(shù)據(jù)組合起來，發(fā)送給服務器執(zhí)?。
客戶端和服務端在功能上也是異步的。 它們是各自獨立的軟件塊或硬 件塊。客戶端不不斷的把數(shù)據(jù)塊和命令塊組合在一起輸送到緩沖區(qū)，然后緩沖區(qū)就會發(fā)送到服務器執(zhí)?。
2.著色器
著?器是使?用GLSL編寫的程序，看起來與C語??常類似。 著?器 須從源代碼中編譯和鏈接在一起。最終準備就緒的著?器程序。
四種著色器：頂點著色器（必要）、細分著色器（可選）、幾何著色器（可選）、片元著色器（必要）。頂點著色器和片元著色器 是每個OpenGL程序必不可少的部分，下面著重介紹一下。
頂點著色器：處理從客戶機輸?的數(shù)據(jù)、應?用變換、進行其他的類型的數(shù)學運算來計算關(guān)照效果、位移、顏?值等等，在渲染時有幾個頂點，頂點著色器執(zhí)行幾次，而且對每個點的執(zhí)行是同時的。
片元著色器：這是管線最后一部分，用來處理OpenGL 光柵化之后生成的單獨片元，在這個階段里面，計算一個偏遠的顏色和深度值，然后傳遞到管線的片元測試和混合的模塊。
如果說頂點著色器決定了一個圖元應該位于屏幕的什么位置，那么片元著色器就是決定片元的顏色。
3.向OpenGL 著色器傳遞渲染數(shù)據(jù)的三種通道
Attributes屬性：用來表示一個頂點的數(shù)據(jù)，并且這個數(shù)據(jù)可能會不斷地改變，比如：顏色數(shù)據(jù)，頂點數(shù)據(jù)，紋理坐標，光照法線等；而且屬性可以是浮點型，整型，布爾型等等；
實際上，頂點位置本身 就是一個屬性，而且，屬性總是以四維向量的形式進行內(nèi)部存儲的，即使我們不會使?所有的 4個分量。?個頂點位置可能存儲(x,y,z)，將占有4個分量中的3個。
Uniform：uniform變量是外部程序傳遞給頂點著色器和片元著色器的變量。uniform傳入的是一個比較統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，用于圖元（圖元：OpenGL 中的圖元只不過是頂點的集合以預定義的方式結(jié)合在一起罷了。）的批次處理，而不是每個頂點改變一次。比如：在頂點渲染中變換矩陣，光照參數(shù)和顏色空間轉(zhuǎn)換等信息。
Uniform變量實際上可以無數(shù)次限制地使用，設置一個應用于整個表面的單個顏色值，還可以設置一 個時間值。在每次渲染某種類型的頂點動畫時修改它。
Texture Data紋理數(shù)據(jù)：紋理最通常的作用是裝飾我們的物體模型，使得物體表面擁有圖案。但在OpenGL中，紋理的作用不單單表現(xiàn)在圖形上，它也可以用來存儲大量的數(shù)據(jù)，一個典型的例子就是利用紋理存儲地形信息。
Attributes屬性數(shù)據(jù)可以直接傳遞到頂點著色器，不可以直接傳遞到片元著色器，可以通過頂點著色器間接傳遞到片元著色器，（在設計Attributes時就設計成了只給頂點著色器使用）。
Uniform數(shù)據(jù)是可以直接傳遞到頂點著色器和片元著色器的。
Texture Data紋理數(shù)據(jù)也是可以直接傳遞到頂點著色器和片元著色器，（在頂點著?器、?元著?器中都可以對紋理數(shù)據(jù)進?采樣和篩選。）不過，一般情況下，紋理單元數(shù)據(jù)傳入頂點著色器是沒有必要的。（不過要根據(jù)場景來看，如果說有個應用場景是需要把紋理坐標放大，那么這是是就可以在頂點著色器完成，也可以在片元著色器完成。）
4.使用存儲著色器
在OpenGL 3.0以前的版本，OpenGL包含一個固定管線，它可以在不使用著色器的環(huán)境下處理幾何與像素數(shù)據(jù)。從3.1版本開始，固定管線從核心模式中去除，因此我們必須使用著色器來完成工作?，F(xiàn)代OpenGL渲染管線嚴重依賴著色器來處理傳入的數(shù)據(jù)，我們一般會使用GLSL（OpenGL Shading Language）編寫著色器程序，GLSL語法類似于C語言，GLSL編譯以后運行在GPU端。下面我們就先來介紹著色器
4.1 存儲著色器
存儲著色器可以由GLTools的C++類GLShaderManager進行管理，GLShaderManager中的函數(shù)UseStockShader會選擇一個存儲著色器并提供這個著色器的Uniform值，該函數(shù)完成的東西就是對我們的頂點數(shù)據(jù)進一步的加工，比如設置頂點顏色，設置頂點光照的強度，設置頂點紋理等。
4.2 存儲著色器的使用
(1)GLShaderManager 的初始化
GLShaderManager shaderManager;
shaderManager.InitializeStockShaders();
存儲著?色器為每?個變量都使用?致的內(nèi)部變量命名規(guī)則和相同的屬性槽。
(3)GLShanderManager 的 uniform值
一般情況下，要對幾何圖形進行渲染，我們需要給對象遞交屬性矩陣，?先要綁定我們想要使?用的著色程序上，并提供程序的uniform值。但是GLShanderManager類可以暫時的為我們來工作，利用useStockShader函數(shù)，選擇一個存儲著色器并提供這個存儲著色器的Uniform的值。
GLShaderManager::UserStockShader(GLeunm shader...);
4.3 單元著色器（Identity）
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_ATTRIBUTE_VERTEX,GLfloat vColor[4]);
單元著?器:只是簡單地使用默認笛卡爾坐標系(坐標范圍(-1.0， 1.0))。所有的片段都應用同一種顏色，?何圖形為實?和未渲染的。
需要設置存儲著?器?個屬性:GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點分量)
vColor[4] ：表示需要設置的顏色
4.4 平面著色器（Flat）
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_FLAT,GLfloat mvp[16],GLfloat vColor[4]);
平面著色器：平面著色器將統(tǒng)一著色器進行了渲染，允許為幾何圖形變換指定一個4x4的變換矩陣，經(jīng)常被稱為"模型視圖投影矩陣"; 在繪制圖形時，可以應用變換（模型/投影變化）。
參數(shù)GLT_SHADER_FLAT：表示平面著色器
參數(shù)GLfloat mvp[16]：表示允許變化的4x4矩陣
參數(shù)GLfloat vColor[4]：表示需要設置的顏色
4.5 上色著色器（Shaded）
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_SHADED,GLfloat mvp[16]);
上色著色器：在?何圖形中應用的變換矩陣。
需要設置存儲著?器的 GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點分量) 和GLT_ATTRIBUTE_COLOR(顏?分量) 2個屬性。顏?值將被平滑地插入頂點之間(稱之為平滑著色)，
參數(shù)GLT_SHADER_SHADED：表示上色著色器
參數(shù)GLfloat mvp[16]：表示需要設置的顏色
4.6 默認光源著色器（Light）
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vColor[4]);
默認光源著色器：默認光源著?器，會使繪制的圖形產(chǎn)生陰影和關(guān)照的效果。 需要設置存儲著?器的 GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點分量) 和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法線)
可以把默認光源想象成太陽
參數(shù)GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT：表示默認光源著色器
參數(shù)GLfloat mvMatrix[16]：模型視圖矩陣4x4
參數(shù)GLfloat pMatrix[16]：投影矩陣4x4
參數(shù)GLfloat vColor[4]：顏色值
4.7 點光源著?器（Light_Dife）
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT_DIEF,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vColor[4]);
點光源著色器：點光源著?器和默認光源著?器很相似，區(qū)別在于: 光源位置是特定的。同樣會使繪制的圖形產(chǎn)生陰影和光照效果， 同樣需要設置存儲著?器的 GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點分量) 和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表?法線)。
參數(shù)GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT_DIEF: 表示點光源著?色器
參數(shù)GLfloat mvMatrix[16]: 模型視圖矩陣 4x4
參數(shù)GLfloat pMatrix[16]: 投影矩陣 4x4
參數(shù)GLfloat vLightPos[3]: 視點坐標光源位置
參數(shù)GLfloat vColor[4]: 漫反射的顏?值
4.8 紋理替換矩陣著色器（Replace）
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE,GLfloat mvMatrix[16],GLint nTextureUnit);
著?器通過給定的模型視圖投影矩陣，使?綁定到 nTextureUnit (紋理單元) 指定紋理單元的紋理對幾何圖形進行變化。
?段顏色:是直接從紋理樣本中直接獲取的。
需要設置存儲著?器的 GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點分量) 和GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法線)
參數(shù)GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE：紋理替換矩陣著色器
參數(shù)GLfloat mvMatrix[16]：模型視圖矩陣4x4
參數(shù)GLint nTextureUnit：紋理單元
4.9 紋理調(diào)整著?器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,G
Lfloat mvMatrix[16],GLfloat vColor[4],GLint nTextureUnit);
將一個紋理通過漫反射照明計算機進行調(diào)整(相乘)。光線在視覺空間中的位置是給定的。
需要設置存儲著?器的 GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點分量) 和GLT_ATTRIBUTE_TEXTURE0(紋理坐標)、GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表?法線)
參數(shù)GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE：紋理調(diào)整著?器
參數(shù)GLfloat mvMatrix[16]：模型視圖矩陣4x4
參數(shù)GLfloat vColor[4]：漫反射的顏?值
參數(shù)GLint nTextureUnit：紋理單元
4.10 紋理光源著?器
GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vBaseColor[4],GLint nTextureUnit);
這種著色器將?個紋理通過漫反射照明計算機進行調(diào)整(相乘)。光線在視覺空間中的位置是給定的。需要設置存儲著?器的 GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(頂點分量) 和
GLT_ATTRIBUTE_TEXTURE0(紋理坐標)、GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表?法線)
參數(shù)GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIEF：表示紋理光源著?器
參數(shù)GLfloat mvMatrix[16]：模型矩陣4x4
參數(shù)GLfloat pMatrix[16]：投影矩陣4x4
參數(shù)GLfloat vLightPos[3]：視覺空間中點光源位置
參數(shù)GLfloat vBaseColor[4]：顏色值（幾何圖形的基本色）
參數(shù)GLint nTextureUnit：紋理單元
