小强学渲染之OpenGL渲染管线详析

　　什么是OpenGL？ OpenGL是一套图形硬件的软件API接口库，它直接和GPU交互，将3D场景渲染绘制到2D屏幕上。总结说，OpenGL的功能是将程序中定义的各种2D或3D模型绘制到帧缓存中，或者将数据从帧缓存中读取的程序中，如保存一张场景截图。 当今大多数移动平台手游引擎都采用OpenGL ES进行绘制，游戏场景界面是由一组组UI元素堆构而成的，引擎内部通过对OpenGL接口的封装，将这些UI元素转化为一系列OpenGL命令的调用（如一Sprite精灵渲染画到屏幕上要调用一系列的绘制指令），并在每一帧中将场景绘制到设备屏幕上。这一过程依赖CPU和GPU共同作用。

　　那如何理解CPU客户端和GPU服务端呢？ CPU，即串行处理器如手机CPU处理器便是逻辑部分的控制中心，一个手游app运行渲染所需要的逻辑数据由CPU负责。而GPU，即并行的图形处理器，负责接收处理CPU传递过来的渲染指令，最终绘制图元到屏幕上。 也就是说，CPU和GPU之间的通信，便形成了这么一条opengl渲染管线，下面详细分析。

　　

　　上图简单总结了OpenGL的管线过程，即客户端程序通过调用OpenGL API，将顶点/片段着色器，顶点数组等数据，以及GL状态参数（如是否混合等）传入GL服务端，然后在客户端调用drawCall绘制指令，到这里位置CPU管线便完成。然后，GL服务端会对输入的图元逐一执行GPU渲染管线的每个阶段，将结果写入到帧缓冲，最后将帧缓冲的颜色值显示到屏幕上。代码的详细实现可以参考Cocos引擎中精灵类的绘制实现-CCSprite的draw函数，在这里只提取部分：

void CCSprite::draw(void)
{
    if (!checkVisibility())
    {
        return;
    }
    ... ... ...

    ccGLBlendFunc( m_sBlendFunc.src, m_sBlendFunc.dst );        //设置混合函数

    ccGLBindTexture2D( m_pobTexture->getName() );               //绑定纹理
    ccGLEnableVertexAttribs( kCCVertexAttribFlag_PosColorTex ); //开启顶点属性

#define kQuadSize sizeof(m_sQuad.bl)
#ifdef EMSCRIPTEN
    ;
    setGLBufferData(&m_sQuad,  * kQuadSize, );
#else
    long offset = (long)&m_sQuad;
#endif // EMSCRIPTEN

    //绑定顶点/纹理坐标，颜色
    // vertex
    int diff = offsetof( ccV3F_C4B_T2F, vertices);
    glVertexAttribPointer(kCCVertexAttrib_Position, , GL_FLOAT, GL_FALSE, kQuadSize, (void*) (offset + diff));

    // texCoods
    diff = offsetof( ccV3F_C4B_T2F, texCoords);
    glVertexAttribPointer(kCCVertexAttrib_TexCoords, , GL_FLOAT, GL_FALSE, kQuadSize, (void*)(offset + diff));

    // color
    diff = offsetof( ccV3F_C4B_T2F, colors);
    glVertexAttribPointer(kCCVertexAttrib_Color, , GL_UNSIGNED_BYTE, GL_TRUE, kQuadSize, (void*)(offset + diff));

    //drawCall通知GPU绘制
    glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, , ); 

    ... ... ...
}

　　实际上，渲染管线可以分两方面理解，即CPU流水线和GPU流水线，可以分别参考下《小强学渲染之OpenGL的CPU管线》和《小强学渲染之OpenGL的GPU管线》。

　　上面简单总结了一下自己的学习笔记，因为自己也才自学OpenGL大概一个多月的时间，所以可能存在不准确的地方，希望有不足之处多多包涵，大家共同学习交流一起进步~