OpenGL ES 2.0庫(kù)

OpenGL ES 2.0是OpenGL三維圖形API的子集，針對(duì)手機(jī)、PAD和游戲主機(jī)等嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)，而小編帶來(lái)的OpenGL ES 2.0是其2.0版本，這一版本主要針對(duì)可編程管線硬件，參照OpenGL 2.0的規(guī)范定義的。OpenGL ES 2.0是一個(gè)定義了跨編程語(yǔ)言、跨平臺(tái)的編程接口的規(guī)格，用于三維圖像，也就是說(shuō)小編帶來(lái)的這個(gè)東西其實(shí)并不是軟件，而是一個(gè)功能強(qiáng)大的方便調(diào)用的底層圖形庫(kù)。

OpenGL ES 2.0具有免費(fèi)，跨平臺(tái)等特點(diǎn)，功能完善的2D和3D圖形應(yīng)用程序接口API能夠針對(duì)多種嵌入式系統(tǒng)做出專門設(shè)計(jì)，包括移動(dòng)電話、手持設(shè)備、家電設(shè)備等等如果用戶為一些手機(jī)、游戲機(jī)等嵌入式設(shè)備做開發(fā)，那么這個(gè)OpenGL ES 2.0是必不可少的。

OpenGL ES 2.0支持平臺(tái)與機(jī)型

- 支持iPad, iPhone3GS 和后續(xù)版本，以及iPodTouch3代和后續(xù)版本。

- 支持Android平臺(tái)從Android 2.2版本開始。

- 支持Android NDK從Android 2.0版本開始。

- 支持BlackBerryPlayBook黑莓。

- 支持Pandora潘多拉控制臺(tái)的3D庫(kù)。

- 被WebGL支持：瀏覽器支持OpenGL

- 支持少數(shù)新款Nokia諾基亞手機(jī)，比如N900上的Maemo和N8上的Symbian3塞班3系統(tǒng)。

- 支持多款三星手機(jī)，包括Galaxy S和Wave。

- 使用開發(fā)插件可以支持Palm webOS。

- 支持Archos 愛可視上網(wǎng)本：70 IT, 101 IT

OpenGL ES 2.0功能

大大提高不同消費(fèi)電子設(shè)備的3D圖形渲染速度；

在嵌入式系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了全面可編程的3D圖形；

把三維空間中的對(duì)象通過(guò)投影、光柵化轉(zhuǎn)換為二維圖像，然后呈現(xiàn)到屏幕上。

1、Shader(就是一段程序Program)

Shader是一段執(zhí)行在GPU上的程序(所以Shader也可以叫做Program)，此程序使用OpenGL ES SL語(yǔ)言來(lái)編寫。它是一個(gè)描述頂點(diǎn)或像素特性的簡(jiǎn)單程序。

- 1.1Pixel Shader

Pixel Shader(像素著色器)就是眾所周知的Fragment Shader，它計(jì)算每個(gè)像素的顏色和其它屬性。它通過(guò)應(yīng)用光照值、凹凸貼圖，陰影，鏡面高光，半透明等處理來(lái)計(jì)算像素的顏色并輸出。它也可改變像素的深度(z-buffering)或在多個(gè)渲染目標(biāo)被激活的狀態(tài)下輸出多種顏色。一個(gè)Pixel Shader不能產(chǎn)生復(fù)雜的效果，因?yàn)樗辉谝粋€(gè)像素上進(jìn)行操作，而不知道場(chǎng)景的幾何形狀。

- 1.2 Vertex Shader

對(duì)于發(fā)送給GPU的每一個(gè)Vertex(頂點(diǎn))，都要執(zhí)行一次Vertex Shader(頂點(diǎn)著色器)。其功能是把每個(gè)頂點(diǎn)在虛擬空間中的三維坐標(biāo)變換為可以在屏幕上顯示的二維坐標(biāo)，并帶有用于z-buffer的深度信息。Vertex Shader可以操作的屬性有：位置、顏色、紋理坐標(biāo)，但是不能創(chuàng)建新的頂點(diǎn)。

Vertex Shader輸入數(shù)據(jù)如下：

1)Attributes: 通過(guò)頂點(diǎn)數(shù)組(vertex arrays)提供的每個(gè)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)

2)Uniforms: Vertex Shader使用的常量數(shù)據(jù)

3)Samplers: Vertex Shader使用的一個(gè)表示紋理類型的Uniforms，在Vertex Shader中是可選的

4)Shader program: Vertex Shader程序源碼或可執(zhí)行文件，它描述了將在頂點(diǎn)上執(zhí)行的操作

Vertex Shader輸出為：varying variables（Vertex Shader的輸出變量，作為Fragment Shader的輸入。必須與Fragment Shader中的輸入Varying一一對(duì)應(yīng)。）

gl_Position： 是每個(gè)點(diǎn)固有的Varying，表示點(diǎn)的空間位置。

- 1.3 Geometry Shader

Geometry Shader是一個(gè)相對(duì)新的Shader類型。它在Driect3D 10和OpenGL 3.2中開始引入，在OpengGL 2.0+中作為擴(kuò)展使用。它的輸入為：點(diǎn)、線和三角形；其輸出為點(diǎn)、線帶和三角形帶。

2、Shading Language

Shading Language僅適合于為GPU編程，編程工具為Cg(Nvidia開發(fā))，Cg編譯器可以輸出Direct3X或OpenGL Shader程序。

3、Shading 算法

- 3.1 插值技術(shù)(可以和任何照明模型組合):

Flat shading

Gouraud shading

Phong shading

- 3.2 照明模型 (可以和任何插值技術(shù)組合):

Blinn–Phong

Cook–Torrance (microfacets)

Lambert

Minnaert

Oren–Nayar (Rough opaque diffuse surfaces)

Phong

Ward anisotropic

4、原語(yǔ)匯編(Primitive Assembly)

在管道(pipeline)中，執(zhí)行完Vertex Shader之后，就執(zhí)行原語(yǔ)匯編。一個(gè)原語(yǔ)(primitive)就是一個(gè)可以使用OpenGL ES畫圖命令進(jìn)行繪制的幾何對(duì)象。

在原語(yǔ)匯編階段，被Vertex Shader處理輸出的頂點(diǎn)被組合進(jìn)行一個(gè)單獨(dú)可被繪制的幾何原語(yǔ)(如：點(diǎn)、線和三角形)。然后對(duì)幾何原語(yǔ)執(zhí)行以下兩種操作：

Clipping(裁剪): 只保留在可視空間范圍內(nèi)的原語(yǔ)

Culling(選擇): 基于面向前或后，進(jìn)行原語(yǔ)的選擇

在裁剪和選擇之后，其下一個(gè)階段為進(jìn)行Geometry Shader(如果存在)或光柵化處理。

5、光柵(Rasterization)

光柵處理的目標(biāo)：把原語(yǔ)轉(zhuǎn)換為一系列二維fragments，這些二維fragments將被Fragment Shader處理，且這些二維fragments表示可被繪制在屏幕上的像素。

6、 Fragment Shader

對(duì)每個(gè)光柵化產(chǎn)生的fragment執(zhí)行一次Fragment Shader，其輸入內(nèi)容如下：

Varying variables：Vertex Shader的輸出，且由光柵化單元對(duì)每個(gè)fragment使用插值方法產(chǎn)生

Uniforms：Fragment Shader使用的常量數(shù)據(jù)

Samplers：一個(gè)表示紋理的常量數(shù)據(jù)

Shader program：Fragment shader程序源碼或可執(zhí)行文件，它描述了將在fragment上執(zhí)行的操作。