OpenGL渲染流水线(opengl 渲染yuv)

编辑：rootadmin

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OpenGL实现了通常所说的渲染流水线。这个流水线分为一系列不同的阶段，能够将应用程序提供给OpenGL的数据转化为一幅最终的渲染图。下面的图为OpenGL4.3的流水线，这个流水线从发布至今已经进化了非常多。

OpenGL在最初将我们提供的图形数据（顶点和图元）传入到一系列的shader 阶段：vertex shading,tesselation shading,然后是geometry shading，这些都在栅&#;化之前做完。rasterizer会将在裁剪区域的所有图元生成fragments，然后对每一个生成的fragment执行fragment shader。

就如你所看到的，shaders在创建OpenGL应用程序中扮演了一个非常重要的角色。你有权利去决定去使用哪个shader 阶段，在每个阶段中做哪些事情。并不是每一个阶段都是必须；实际上，只有vertex shaders和fragment shaders才是一定要用到的。Tessellation 和 geometry shaders只是可选项。

现在，我们对每一个阶段都做一下更加深入地了解，这样你对整体就有更好的拿捏。我知道这些东西对你来说可能有点无法理解，但现在最好是硬着头皮看一下。你最后一定会明白理解一些理论会让你在OpenGL的路上走得更远。

准备向OpenGL发送数据

OpenGL要求将所有的数据都存储在buffer对象中，所谓buffer对象就是OpenGL server维护的内存块。将数据存放在buffer中有很多种方法，但是最常用的一种是用 glBufferData()函数，在初始化buffer之前，还有一些额外的工作要做。

向OpenGL发送数据

当我们初始化好buffers之后，我们可以用OpenGL的绘制函数来绘制几何图元，比如glDrawArray().

OpenGL中的绘制通常意味着将顶点信息传送给OpenGL server。一个顶点意味着一个信息的集合，集合中有你想要的任何信息，几乎一定会包含顶点的位置信息，其他的&#;（比如法线）将会决定像素的最终&#;。

Vertex Shading

对于每一个需要渲染的顶点，vertex shader都会去处理和顶点相关的数据。根据在栅&#;化之前要激活哪些shader，vertex shader可能会非常简单，可能仅仅是将数据拷贝传递到下一个阶段 - 我们常称为是 pass-through shader。对于一个很复杂的vertex shader ，用于计算顶点在屏幕中的位置（通常会用到矩阵变换），计算顶点光照等等。

一个复杂的应用程序可能会有多个vertex shader，但每次只能执行一个。

Tesselation Shading

当vertex shader将每个相关的顶点都处理过一遍之后，如果tessellation shader 阶段被激活， tessellation shader 将会继续处理这些数据，tesselation用 patchs来描述一个物体，在这个阶段可以用一些相对简单的patch图形来细分模型来提供更好的外观， Tesselation Shading 阶段可以用两个shader来处理，一个用于处理patch 数据，一个用于生成最终形状。

Geometry Shading

下一个shader阶段是geometry Shading，在这个阶段可以在栅&#;化之前处理单个的集合图元，比如添加一些图元。这个阶段也是可选的，但是非常有用。

图元组装

前面的所有阶段都是在针对顶点的信息操作，图元组装阶段将顶点组装成一组相关联的几何图元，为后面的裁剪和栅&#;化做准备。

裁剪

有些点会在视口（你打算渲染的窗口）的外面，所以需要将和顶点相关的图元进行一些处理，将不在视口中的图元裁剪掉，这个过程叫做裁剪，是在OpenGL中自动处理的。

栅&#;化

裁剪之后马上要做的就是栅&#;化，裁剪之后的图元都传递到 raseriser 中生成fragment。可以将fragment当作是“候选像素”，这些像素存储在framebuffer中。栅&#;化之后得到的fragment还是能够改变颜色，处理这些fregments在下面两个阶段，fragment shading和 per fragment 操作。

Fragment Shading

可编程的最后一个阶段是fragment shading，在这里你可以控制fragments的颜色。在这个阶段，shader可以决定fragments的最终颜色（虽然在下一个阶段，per-fragment操作会最后一次改变颜色），fragment shaders非常地有用，在这里可以处理 texture mapping。如果一个fragment不应该被绘制，fragment shader也可以停止一个fragment的处理，这个过程称为 fragment discard。

一个很好的思考顶点shader和片段shader的不同点的方法是：vertex shading决定图元在屏幕中处于什么位置，fragment shading用前面的信息来决定fragment的颜色。

Per-Fragment Operations

这里指的是一些额外的fragment 处理，这是对每个fragment处理的最后阶段。在这里fragments的可见性由深度测试和模板测试决定。

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