版本記錄
| 版本號 | 時間 |
|---|---|
| V1.0 | 2017.07.22 |
前言
OpenGL 圖形庫項目中一直也沒用過，最近也想學著使用這個圖形庫，感覺還是很有意思，也就自然想著好好的總結一下。
1. OpenGL 圖形庫使用（一） —— 概念基礎
深入認識OpenGL ES
它是一個API(Application Programming Interface, 應用程序編程接口)，包含了一系列可以操作圖形、圖像的函數。然而，OpenGL本身并不是一個API，它僅僅是一個由Khronos組織制定并維護的規范(Specification)。
OpenGL規范嚴格規定了每個函數該如何執行，以及它們的輸出值。至于內部具體每個函數是如何實現(Implement)的，將由OpenGL庫的開發者自行決定。因為OpenGL規范并沒有規定實現的細節，具體的OpenGL庫允許使用不同的實現，只要其功能和結果與規范相匹配（亦即，作為用戶不會感受到功能上的差異）。實際的OpenGL庫的開發者通常是顯卡的生產商。你購買的顯卡所支持的OpenGL版本都為這個系列的顯卡專門開發的。當你使用Apple系統的時候，OpenGL庫是由Apple自身維護的。在Linux下，有顯卡生產商提供的OpenGL庫，也有一些愛好者改編的版本。這也意味著任何時候OpenGL庫表現的行為與規范規定的不一致時，基本都是庫的開發者留下的bug。
所有版本的OpenGL規范文檔都被公開的寄存在Khronos那里。
OpenGL ES 3.0主要新功能有：
- 渲染管線多重增強，實現先進視覺效果的加速，包括
遮擋查詢(Occlusion Query)、變緩反饋(Transform Feedback)、實例渲染(Instanced Rendering)、四個或更多渲染目標支持。 - 高質量
ETC2/EAC紋理壓縮格式成為一項標準功能，不同平臺上不再需要需要不同的紋理集。 - 新版GLSL ES 3.0著色語言，全面支持整數和32位浮點操作。
- 紋理功能大幅增強，支持浮點紋理、3D紋理、深度紋理、頂點紋理、NPOT紋理、R/RG單雙通道紋理、不可變紋理、2D陣列紋理、無二次冪限制紋理、陰影對比、調配(swizzle)、LOD與mip level clamps、無縫立方體貼圖、采樣對象、紋理MSAA抗鋸齒渲染器。
- 一系列廣泛的精確尺寸紋理和渲染緩沖格式，便攜移動應用更簡單。
在ios上，可以支持openGL ES 3.0的最低環境是iphone5s ios 7.0
核心模式與立即渲染模式
下面我們就看一下渲染模式。
早期的OpenGL使用立即渲染模式（Immediate mode，也就是固定渲染管線），這個模式下繪制圖形很方便。OpenGL的大多數功能都被庫隱藏起來，開發者很少能控制OpenGL如何進行計算的自由。而開發者迫切希望能有更多的靈活性。隨著時間推移，規范越來越靈活，開發者對繪圖細節有了更多的掌控。立即渲染模式確實容易使用和理解，但是效率太低。因此從OpenGL3.2開始，規范文檔開始廢棄立即渲染模式，并鼓勵開發者在OpenGL的核心模式(Core-profile)下進行開發，這個分支的規范完全移除了舊的特性。
當使用OpenGL的核心模式時，OpenGL迫使我們使用現代的函數。當我們試圖使用一個已廢棄的函數時，OpenGL會拋出一個錯誤并終止繪圖。現代函數的優勢是更高的靈活性和效率，然而也更難于學習。立即渲染模式從OpenGL實際運作中抽象掉了很多細節，因此它在易于學習的同時，也很難讓人去把握OpenGL具體是如何運作的。現代函數要求使用者真正理解OpenGL和圖形編程，它有一些難度，然而提供了更多的靈活性，更高的效率，更重要的是可以更深入的理解圖形編程。
當使用新版本的OpenGL特性時，只有新一代的顯卡能夠支持你的應用程序。這也是為什么大多數開發者基于較低版本的OpenGL編寫程序，并只提供選項啟用新版本的特性。
擴展
OpenGL的一大特性就是對擴展(Extension)的支持，當一個顯卡公司提出一個新特性或者渲染上的大優化，通常會以擴展的方式在驅動中實現。如果一個程序在支持這個擴展的顯卡上運行，開發者可以使用這個擴展提供的一些更先進更有效的圖形功能。通過這種方式，開發者不必等待一個新的OpenGL規范面世，就可以使用這些新的渲染特性了，只需要簡單地檢查一下顯卡是否支持此擴展。通常，當一個擴展非常流行或者非常有用的時候，它將最終成為未來的OpenGL規范的一部分。
使用擴展的代碼大多看上去如下：
if(GL_ARB_extension_name)
{
// 使用硬件支持的全新的現代特性
}
else
{
// 不支持此擴展: 用舊的方式去做
}
狀態機
OpenGL自身是一個巨大的狀態機(State Machine)：一系列的變量描述OpenGL此刻應當如何運行。OpenGL的狀態通常被稱為OpenGL上下文(Context)。我們通常使用如下途徑去更改OpenGL狀態：設置選項，操作緩沖。最后，我們使用當前OpenGL上下文來渲染。
假設當我們想告訴OpenGL去畫線段而不是三角形的時候，我們通過改變一些上下文變量來改變OpenGL狀態，從而告訴OpenGL如何去繪圖。一旦我們改變了OpenGL的狀態為繪制線段，下一個繪制命令就會畫出線段而不是三角形。
當使用OpenGL的時候，我們會遇到一些狀態設置函數(State-changing Function)，這類函數將會改變上下文。以及狀態使用函數(State-using Function)，這類函數會根據當前OpenGL的狀態執行一些操作。只要你記住OpenGL本質上是個大狀態機，就能更容易理解它的大部分特性。
對象
OpenGL庫是用C語言寫的，同時也支持多種語言的派生，但其內核仍是一個C庫。由于C的一些語言結構不易被翻譯到其它的高級語言，因此OpenGL開發的時候引入了一些抽象層。“對象(Object)”就是其中一個。
在OpenGL中一個對象是指一些選項的集合，它代表OpenGL狀態的一個子集。比如，我們可以用一個對象來代表繪圖窗口的設置，之后我們就可以設置它的大小、支持的顏色位數等等。可以把對象看做一個C風格的結構體(Struct)。
struct object_name
{
float option1;
int option2;
char[] name;
};
當我們使用一個對象時，通常看起來像如下一樣（把OpenGL上下文看作一個大的結構體）。
// OpenGL的狀態
struct OpenGL_Context {
...
object* object_Window_Target;
...
};
// 創建對象
unsigned int objectId = 0;
glGenObject(1, &objectId);
// 綁定對象至上下文
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, objectId);
// 設置當前綁定到 GL_WINDOW_TARGET 的對象的一些選項
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_WIDTH, 800);
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_HEIGHT, 600);
// 將上下文對象設回默認
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0);
這一小段代碼展現了你以后使用OpenGL時常見的工作流。我們首先創建一個對象，然后用一個id保存它的引用（實際數據被儲存在后臺）。然后我們將對象綁定至上下文的目標位置（例子中窗口對象目標的位置被定義成GL_WINDOW_TARGET）。接下來我們設置窗口的選項。最后我們將目標位置的對象id設回0，解綁這個對象。設置的選項將被保存在objectId所引用的對象中，一旦我們重新綁定這個對象到GL_WINDOW_TARGET位置，這些選項就會重新生效。
使用對象的一個好處是在程序中，我們不止可以定義一個對象，并設置它們的選項，每個對象都可以是不同的設置。在我們執行一個使用OpenGL狀態的操作的時候，只需要綁定含有需要的設置的對象即可。
參考資源
1. LearnOpenGL
2. opengl.org：OpenGL官方網站。
3. OpenGL registry：包含OpenGL各版本的規范和擴展。
后記
未完，待續~~~
