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~
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