计算机图形学入门（openGL）持续更新

OpenGL概览

图形API(Application Programming Interface)

跨平台，跨编程语言的图形程序接口。用于调用GPU上的指令功能

游戏引擎底层都是由图形API制作出来的

OpenGL：是一个由Khronos组织制定并维护的规范(Specification)
OpenGL实现：各个显卡厂商自己在显卡驱动层面实现这些API的内容

渲染模式

立即渲染模式(Immediate mode)：openGL3.0之前的版本不会暴露太多的细节功能，只能按部就班实现效果

核心渲染模式(Core-profile)：openGL3.0之后，openGL标准推崇核心渲染模式，对于程序员给出了大量的自由的功能

坐标系

openGL中使用右手坐标系

网格（Mesh）：存储了一个模型的几何形状数据

材质（Material)：描述了物体表面如何与光发生反应

属性：颜色、金属/非金属、光滑/粗糙、透明/半透明/不透明、凹陷/突起等

颜色（RGB）对于光：意味着红、绿、蓝的光强度，对于物体：意味着对红、绿、蓝的光的反射百分比

当一束light( 0.9 , 1.0 , 0.8 )照在Mesh( 0.2 , 0.5 , 0.8 )上时

肉眼看到的RGB为( 0.9 , 1.0 , 0.8 ) * ( 0.2 , 0.5 , 0.8 ) = ( 0.18 , 0.5 , 0.64 )

渲染管线

流程：顶点数据->三维变换->图元装配->剪裁剔除->光栅化->片元着色->混合与测试

蓝色部分处理对象为顶点数据，红色部分处理对象为像素片元数据

顶点数据
位置：每个顶点的xyz坐标
颜色：每个顶点的rgb颜色
其他数据：法线、uv、切线

三维变换
模型变换：使用矩阵数学工具，使得三角形在空间
当中平移、旋转、缩放
视图变换：使用矩阵数学工具，将三角形顶点变换
到摄像机为中心的坐标系中
投影变换：使用矩阵数学工具，将三角形顶点变换
到标准屏幕坐标系中
这些操作都是针对了三角形的顶点们

图元装配
图元：在图形的世界里，一个三角形、一条直线等几何关系的，称为图元（Primitive）
图元的构成：三角形（三个顶点），直线（两个顶点），是变换完毕的点进行构成
图元装配：把变换后的顶点，根据顺序，组成三角形、直线等图元的过程

剪裁剔除
剪裁：把视口外面，无法显示的图元都减裁掉，加快后续步骤的渲染效率
剔除：将背面朝向我们的三角形剔除掉
渲染时三角形分正面及背面，当顶点数据连线为顺时针时为背面，逆时针时是正面

光栅化
屏幕由一格格的像素构成，虚拟的几何图形也需要做成栅格才能渲染，称为光栅化
光栅化只是把顶点围成的区域的光栅计算出来，还没有决定每个像素光栅的颜色

片元着色
计算每个像素片元最终显示的颜色

混合与测试
当有多个三角形重叠或有半透明效果时，混合决定透明效果，测试决定前后次序

OpenGL需要的库
GLFW：是一个专门针对OpenGL的C语言库，它提供了一些渲染物体所需的最低限度的接口
（1）跨平台的窗体生成API系统
（2）与OpenGL便捷链接
（3）方便的鼠标键盘消息回调函数
GLFW下载网址
Glad：根据不同的OpenGL版本，获取驱动之中的函数指针