1.DirectX、OpenGL、OpenGL ES、Metal之間的區(qū)別

• DirectX（Direct eXtension，簡(jiǎn)稱DX）是由微軟公司創(chuàng)建的一種應(yīng)用程序接口（API），不光包含圖形Direct3D（D3D），還有顯示、聲音、輸入、網(wǎng)絡(luò)這一整套東西。包含有Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等多個(gè)組件。

• OpenGL（英語：Open Graphics Library，譯名：開放圖形庫或者“開放式圖形庫”）是個(gè)定義了一個(gè)跨編程語言、跨平臺(tái)的編程接口的規(guī)格，用于渲染2D、3D、矢量圖形。OpenGL是個(gè)專業(yè)的圖形程序接口，是一個(gè)功能強(qiáng)大，調(diào)用方便的底層圖形庫。

• OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是 OpenGL三維圖形 API 的子集，針對(duì)手機(jī)、PDA和游戲主機(jī)等嵌入式設(shè)備而設(shè)計(jì)。該API由Khronos集團(tuán)定義推廣，Khronos是一個(gè)圖形軟硬件行業(yè)協(xié)會(huì)，該協(xié)會(huì)主要關(guān)注圖形和多媒體方面的開放標(biāo)準(zhǔn)。

• Metal 是一種低層次的渲染應(yīng)用程序編程接口，提供了軟件所需的最低層，保證軟件可以運(yùn)行在不同的圖形芯片上。該技術(shù)能夠?yàn)?3D 圖像提高 10 倍的渲染大家熟悉的游戲引擎及公司。

2.OpenGL 上下?(context)

• 在應(yīng)?程序調(diào)?任何OpenGL的指令之前，需要安排?先創(chuàng)建?個(gè)OpenGL的上下?。這個(gè)上下?是?個(gè)?常龐?的狀態(tài)機(jī)，保存了OpenGL中的各種狀態(tài)，這也是OpenGL指令執(zhí)?的基礎(chǔ)。
• OpenGL的函數(shù)不管在哪個(gè)語?中，都是類似C語??樣的?向過程的函數(shù)，本質(zhì)上都是對(duì)OpenGL上下?這個(gè)龐?的狀態(tài)機(jī)中的某個(gè)狀態(tài)或者對(duì)象進(jìn)?操作，當(dāng)然你得?先把這個(gè)對(duì)象設(shè)置為當(dāng)前對(duì)象。因此，通過對(duì)OpenGL指令的封裝，是可以將OpenGL的相關(guān)調(diào)?封裝成為?個(gè)?向?qū)ο蟮膱D形API的。
• OpenGL指令的封裝，是可以將OpenGL的相關(guān)調(diào)?封裝成為?個(gè)?向?qū)ο蟮膱D形API的 ? 由于OpenGL上下?是?個(gè)巨?的狀態(tài)機(jī)，切換上下?往往會(huì)產(chǎn)?較?的開銷，但是不同的繪制模塊，可能需要使?完全獨(dú)?的狀態(tài)管理。因此，可以在應(yīng)?程序中分別創(chuàng)建多個(gè)不同的上下?，在不同線程中使?不同的上下?，上下?之間共享紋理、緩沖區(qū)等資源。這樣的?案，會(huì)?反復(fù)切換 邏輯教育上下?，或者?量修改渲染狀態(tài)，更加合理?效的。

3.OpenGL 狀態(tài)機(jī)

• 狀態(tài)機(jī)是理論上的?種機(jī)器.這個(gè)?常難以理解.所以我們把這個(gè)狀態(tài)機(jī)這么理解.狀態(tài)機(jī)描述了?個(gè)對(duì)象在其?命周期內(nèi)所經(jīng)歷的各種狀態(tài)，狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變，發(fā)?轉(zhuǎn)變的動(dòng)因，條件及轉(zhuǎn)變中所執(zhí)?的活動(dòng)?；蛘哒f，狀態(tài)機(jī)是?種?為，說明對(duì)象在其?命周期中響應(yīng)事件所經(jīng)歷的狀態(tài)序列以及對(duì)那些狀態(tài)事件的響應(yīng)。因此具有以下特點(diǎn)：

• 有記憶功能，能記住其當(dāng)前的狀態(tài)
• 可以接收輸?，根據(jù)輸?的內(nèi)容和??的原先狀態(tài)，修改??當(dāng)前狀
  態(tài)，并且可以有對(duì)應(yīng)輸出
• 當(dāng)進(jìn)?特殊狀態(tài)（停機(jī)狀態(tài)）的時(shí)候，變不再接收輸?，停??作；

4.渲染:

• 將圖形/圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3D空間圖像操作叫做渲染(Rendering).

5.頂點(diǎn)數(shù)組(VertexArray)和頂點(diǎn)緩沖區(qū)（VertexBuffer)

• 畫圖?般是先畫好圖像的?架，然后再往?架??填充顏?，這對(duì)于OpenGL也是?樣的。頂點(diǎn)數(shù)據(jù)就是要畫的圖像的?架，和現(xiàn)實(shí)中不同的是，OpenGL中的圖像都是由圖元組成。在OpenGLES中，有3種類型的圖元：點(diǎn)、線、三?形。那這些頂點(diǎn)數(shù)據(jù)最終是存儲(chǔ)在哪?的呢？開發(fā)者可以選擇設(shè)定函數(shù)指針，在調(diào)?繪制?法的時(shí)候，直接由內(nèi)存?zhèn)?頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，也就是說這部分?jǐn)?shù)據(jù)之前是存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中的，被稱為頂點(diǎn)數(shù)組。?性能更?的做法是，提前分配?塊顯存，將頂點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)先傳?到顯存當(dāng)中。這部分的顯存，就被稱為頂點(diǎn)緩沖區(qū)
• 頂點(diǎn)指的是我們?cè)诶L制?個(gè)圖形時(shí),它的頂點(diǎn)位置數(shù)據(jù).?這個(gè)數(shù)據(jù)可以直接 邏輯教育存儲(chǔ)在數(shù)組中或者將其緩存到GPU內(nèi)存中

6.管線

• 在OpenGL 下渲染圖形,就會(huì)有經(jīng)歷?個(gè)?個(gè)節(jié)點(diǎn).?這樣的操作可以理解管線.?家可以想象成流?線.每個(gè)任務(wù)類似流?線般執(zhí)?.任務(wù)之間有先后順序. 管線是?個(gè)抽象的概念，之所以稱之為管線是因?yàn)轱@卡在處理數(shù)據(jù)的時(shí)候是按照?個(gè)固定的順序來的，?且嚴(yán)格按照這個(gè)順序。就像?從?根管?的?端流到另?端，這個(gè)順序是不能打破的

7.固定管線/存儲(chǔ)著?器

• 在早期的OpenGL 版本,它封裝了很多種著?器程序塊內(nèi)置的?段包含了光照、坐標(biāo)變換、裁剪等等諸多功能的固定shader程序來完成,來幫助開發(fā)者來完成圖形的渲染. ?開發(fā)者只需要傳?相應(yīng)的參數(shù),就能快速完成圖形的渲染. 類似于iOS開發(fā)會(huì)封裝很多API,?我們只需要調(diào)?,就可以實(shí)現(xiàn)功能.不需要關(guān)注底層實(shí)現(xiàn)原理
• 但是由于OpenGL 的使?場(chǎng)景?常豐富,固定管線或存儲(chǔ)著?器?法完成每?個(gè)業(yè)務(wù).這時(shí)將相關(guān)部分開放成可編程

8.著?器程序Shader

• 就全?的將固定渲染管線架構(gòu)變?yōu)榱丝删幊啼秩竟芫€。因此，OpenGL在實(shí)際調(diào)?繪制函數(shù)之前，還需要指定?個(gè)由shader編譯成的著?器程序。常?的著?器主要有頂點(diǎn)著?器（VertexShader），?段著?器（FragmentShader）/像素著?器（PixelShader），?何著?器（GeometryShader），曲?細(xì)分著?器（TessellationShader）。?段著?器和像素著?器只是在OpenGL和DX中的不同叫法?已?？上У氖牵钡絆penGLES 3.0，依然只?持了頂點(diǎn)著?器和?段著?器這兩個(gè)最基礎(chǔ)的著?器。
• OpenGL在處理shader時(shí)，和其他編譯器?樣。通過編譯、鏈接等步驟，?成了著?器程序（glProgram），著?器程序同時(shí)包含了頂點(diǎn)著?器和?段著?器的運(yùn)算邏輯。在OpenGL進(jìn)?繪制的時(shí)候，?先由頂點(diǎn)著?器對(duì)傳?的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)?運(yùn)算。再通過圖元裝配，將頂點(diǎn)轉(zhuǎn)換為圖元。然后進(jìn)?光柵化，將圖元這種?量圖形，轉(zhuǎn)換為柵格化數(shù)據(jù)。最后，將柵格化數(shù)據(jù)傳??段著?器中進(jìn)?運(yùn)算。?段著?器會(huì)對(duì)柵格化數(shù)據(jù)中的每?個(gè)像素進(jìn)?運(yùn)算，并決定像素的顏?

9.頂點(diǎn)著?器VertexShader

• ?般?來處理圖形每個(gè)頂點(diǎn)變換(旋轉(zhuǎn)/平移/投影等)
• 頂點(diǎn)著?器是OpenGL中?于計(jì)算頂點(diǎn)屬性的程序。頂點(diǎn)著?器是逐頂點(diǎn)運(yùn)算的程序，也就是說每個(gè)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)都會(huì)執(zhí)??次頂點(diǎn)著?器，當(dāng)然這是并?的，并且頂點(diǎn)著?器運(yùn)算過程中?法訪問其他頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)
• ?般來說典型的需要計(jì)算的頂點(diǎn)屬性主要包括頂點(diǎn)坐標(biāo)變換、逐頂點(diǎn)光照運(yùn)算等等。頂點(diǎn)坐標(biāo)由?身坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到歸?化坐標(biāo)系的運(yùn)算，就是在這?發(fā)?的。

9.?元著?器程序FragmentShader

• ?般?來處理圖形中每個(gè)像素點(diǎn)顏?計(jì)算和填充
• ?段著?器是OpenGL中?于計(jì)算?段（像素）顏?的程序。?段著?器是逐像素運(yùn)算的程序，也就是說每個(gè)像素都會(huì)執(zhí)??次?段著?器，當(dāng)然也是并?的

11.GLSL(OpenGL Shading Language)

• OpenGL著?語?（OpenGL Shading Language）是?來在OpenGL中著?編程的語?，也即開發(fā)?員寫的短?的?定義程序，他們是在圖形卡的GPU （Graphic Processor Unit圖形處理單元）上執(zhí)?的，代替了固定的渲染管線的?部分，使渲染管線中不同層次具有可編程性。?如：視圖轉(zhuǎn)換、投影轉(zhuǎn)換等。GLSL（GL Shading Language）的著?器代碼分成2個(gè)部分：Vertex Shader（頂點(diǎn)著?器）和Fragment（?斷著?器）

12.光柵化Rasterization

• 是把頂點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為?元的過程，具有將圖轉(zhuǎn)化為?個(gè)個(gè)柵格組成的圖象的作?，特點(diǎn)是每個(gè)元素對(duì)應(yīng)幀緩沖區(qū)中的?像素。
• 光柵化就是把頂點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為?元的過程。?元中的每?個(gè)元素對(duì)應(yīng)于幀緩沖區(qū)中的?個(gè)像素。
• 光柵化其實(shí)是?種將?何圖元變?yōu)?維圖像的過程。該過程包含了兩部分的?作。第?部分?作：決定窗?坐標(biāo)中的哪些整型柵格區(qū)域被基本圖元占?；第?部分?作：分配?個(gè)顏?值和?個(gè)深度值到各個(gè)區(qū)域。光柵化過程產(chǎn)?的是?元
• 把物體的數(shù)學(xué)描述以及與物體相關(guān)的顏?信息轉(zhuǎn)換為屏幕上?于對(duì)應(yīng)位置的像素及?于填充像素的顏?，這個(gè)過程稱為光柵化，這是?個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)的過程

13.紋理

• 紋理可以理解為圖?. ?家在渲染圖形時(shí)需要在其編碼填充圖?,為了使得場(chǎng)景更加逼真.?這?使?的圖?,就是常說的紋理.但是在OpenGL,我們更加習(xí)慣叫紋理,?不是圖?。

14.混合（Blending)

• 在測(cè)試階段之后，如果像素依然沒有被剔除，那么像素的顏?將會(huì)和幀緩沖區(qū)中顏?附著上的顏?進(jìn)?混合，混合的算法可以通過OpenGL的函數(shù)進(jìn)?指定。但是OpenGL提供的混合算法是有限的，如果需要更加復(fù)雜的混合算法，?般可以通過像素著?器進(jìn)?實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然性能會(huì)?原?的混合算法差?些

15.變換矩陣(Transformation)

• 例如圖形想發(fā)?平移,縮放,旋轉(zhuǎn)變換.就需要使?變換矩陣.

16.投影矩陣Projection

• ?于將3D坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為?維屏幕坐標(biāo),實(shí)際線條也將在?維坐標(biāo)下進(jìn)?繪制

17.渲染上屏/交換緩沖區(qū)(SwapBuffer)

• 渲染緩沖區(qū)?般映射的是系統(tǒng)的資源?如窗?。如果將圖像直接渲染到窗?對(duì)應(yīng)的渲染緩沖區(qū)，則可以將圖像顯示到屏幕上。
• 但是，值得注意的是，如果每個(gè)窗?只有?個(gè)緩沖區(qū)，那么在繪制過程中屏幕進(jìn)?了刷新，窗?可能顯示出不完整的圖像
• 為了解決這個(gè)問題，常規(guī)的OpenGL程序?少都會(huì)有兩個(gè)緩沖區(qū)。顯示在屏幕上的稱為屏幕緩沖區(qū)，沒有顯示的稱為離屏緩沖區(qū)。在?個(gè)緩沖區(qū)渲染完成之后，通過將屏幕緩沖區(qū)和離屏緩沖區(qū)交換，實(shí)現(xiàn)圖像在屏幕上的顯示。
• 由于顯示器的刷新?般是逐?進(jìn)?的，因此為了防?交換緩沖區(qū)的時(shí)候屏幕上下區(qū)域的圖像分屬于兩個(gè)不同的幀，因此交換?般會(huì)等待顯示器刷新完成的信號(hào)，在顯示器兩次刷新的間隔中進(jìn)?交換，這個(gè)信號(hào)就被稱為垂直同步信號(hào)，這個(gè)技術(shù)被稱為垂直同步
• 使?了雙緩沖區(qū)和垂直同步技術(shù)之后，由于總是要等待緩沖區(qū)交換之后再進(jìn)?下?幀的渲染，使得幀率?法完全達(dá)到硬件允許的最??平。為了解決這個(gè)問題，引?了三緩沖區(qū)技術(shù)，在等待垂直同步時(shí)，來回交替渲染兩個(gè)離屏的緩沖區(qū)，?垂直同步發(fā)?時(shí)，屏幕緩沖區(qū)和最近渲染完成的離屏緩沖區(qū)交換，實(shí)現(xiàn)充分利?硬件性能的?的

18.OpenGL坐標(biāo)系

• 笛卡爾2D、3D坐標(biāo)系
• 攝像機(jī)坐標(biāo)系
• 世界坐標(biāo)系
• 慣性坐標(biāo)系
• 物體坐標(biāo)系

19.OpenGL視口

• 就是窗口中用來顯示圖形的一塊矩形區(qū)域，它可以和窗口等大，也可以比窗口大或者小。只有繪制在視口區(qū)域中的圖形才能被顯示

20.OpenGL投影方式

• 正投影
• 透視投影

投影