【OPENGL ES 3.0 学习笔记】第一天：认识渲染管道
要理解 OpenGL ES 3.0 的渲染管道，咱们可以把它想象成一条**“3D数据变屏幕像素”的工厂流水线**——从“原材料”（顶点、颜色、纹理等数据）开始，经过一系列固定步骤的“加工”，最终产出“成品”（屏幕上的图像）。
整个流水线按顺序分为 6 个核心阶段，每个阶段只干自己的活。
1. 输入装配：给流水线送“原材料”
作用：把咱们准备好的“3D原材料”（顶点数据）整理好，传给下一站。
咱们画一个3D物体（比如一个三角形），首先得告诉电脑“这个三角形的3个顶点在哪”“每个顶点是什么颜色”“要不要贴纹理（图片）”——这些零散的信息就是“顶点数据”（比如顶点位置坐标、顶点颜色、纹理坐标等）。
这个阶段就像“仓库管理员”：把这些零散的顶点数据按规则打包（比如“3个顶点一组，组成一个三角形”），确认数据格式没问题后，整齐地送到下一个加工环节。
2. 顶点着色器：给每个“零件”单独塑形
作用：逐个处理每个顶点，核心是“把3D顶点坐标转换成屏幕上的2D位置”，顺便处理顶点的颜色、纹理坐标等属性。
这是流水线里第一个可编程阶段（开发者可以写代码控制它的逻辑），每个顶点都会“走一遍”这个着色器。
举个例子：咱们在3D空间里画一个三角形（顶点坐标是X/Y/Z的3D值），但屏幕是2D的——顶点着色器就负责做“透视计算”（比如“远处的顶点看起来小，近处的大”），把3D坐标转换成屏幕上的2D坐标（比如手机屏幕的像素位置）。
同时，它还能给顶点“打标记”：比如这个顶点的颜色是红色，那个是蓝色，后续步骤会根据这些标记给像素上色。
3. 图元装配：把“零件”拼成“小部件”
作用：把经过顶点着色器处理后的顶点，组装成“基本形状”（专业叫“图元”），并淘汰掉屏幕外的部分。
顶点是零散的“点”，咱们要的是“三角形”“线段”“点”这些基本形状——这个阶段就像“组装工”：
-
按之前约定的规则（比如“3个顶点一组”），把顶点连成三角形；
-
检查这个三角形是否在屏幕里：如果整个三角形都在屏幕外（比如在手机屏幕左边1000像素），就直接扔掉，不往下传（省资源）；如果部分在屏幕里，就“裁剪”掉屏幕外的部分，只留屏幕内的形状。
4. 几何着色器：给“小部件”加新花样（可选）
作用：在已有的图元基础上，生成新的图元（比如把1个三角形变成2个），或者修改图元的形状。
这是 ES 3.0 新增的可编程阶段，但不是必须用（很多简单场景可以跳过）。它就像“高级加工师”，能做一些灵活的改造：
- 比如想给三角形加个“边框”，可以用几何着色器在原三角形周围生成一圈线段；
- 或者想把一个四边形拆成两个三角形，也能在这里处理。
5. 光栅化：把“小部件”切成“像素颗粒”
作用：把几何着色器输出的“矢量形状”（比如三角形，是数学定义的光滑形状），转换成屏幕上的“像素点”（专业叫“片元 Fragment”）。
这是流水线里的“切割环节”，比如一个三角形在屏幕上覆盖了100个像素，光栅化就会把这个三角形“拆成”100个片元，每个片元对应一个屏幕像素的位置（但还没上色）。
简单说：之前的步骤都是“画形状”，从这一步开始，才真正“对应到屏幕的像素”。
6. 片元着色器 + 逐片元操作：给“像素颗粒”上色+质检
这是流水线的最后两步，负责给像素上色并做最终把关，产出成品。
（1）片元着色器：给每个像素“涂颜色”
作用：给每个片元（像素）计算最终的颜色，是第二个可编程阶段（开发者能灵活控制颜色逻辑）。
上色的逻辑很灵活，比如：
- 贴纹理：把一张图片（纹理）“贴”到片元上，比如给三角形贴一张木纹图，这里就会计算每个片元对应的木纹颜色；
- 算光照：比如模拟阳光照射，三角形朝向阳光的面更亮，背阴的面更暗，这里就会根据光照方向计算每个片元的亮度；
- 纯色填充：直接给所有片元涂红色、蓝色等。
总之，经过这一步，每个像素都有了自己的“颜色值”。
（2）逐片元操作：最后把关，输出成品
作用：对已经上色的片元做“最终质检”，合格的才放到屏幕上显示。
这一步是“固定功能阶段”（逻辑由OpenGL ES自带，开发者只能配置参数），核心干3件事：
- 深度测试：判断这个像素是否在“前面”——比如两个三角形重叠，后面的三角形会被前面的挡住，这里就会扔掉后面的像素（避免“穿模”）；
- 模板测试：做一些特殊效果，比如画阴影、实现镜子反射（相当于用一个“模板”过滤掉不需要的像素）；
- 混合：处理透明像素——比如半透明的玻璃，后面的像素颜色会和玻璃的颜色混合（比如玻璃是淡蓝色，后面是红色，混合后就是淡紫色）。
最后，通过所有测试的像素，会被写入“帧缓冲区”（相当于“成品仓库”），等一帧图像的所有像素都处理完，帧缓冲区就会把图像推到屏幕上，咱们就能看到最终的画面了。
用“画三角形”串联整个流程
咱们用“画一个彩色三角形”举个完整例子：
- 输入装配：把三角形的3个顶点数据（位置、颜色：顶点1红、顶点2绿、顶点3蓝）打包传给下一站；
- 顶点着色器：把3个顶点的3D坐标转换成屏幕2D坐标，同时保留“红、绿、蓝”的颜色标记；
- 图元装配：把3个顶点拼成三角形，确认在屏幕内，不裁剪；
- 几何着色器：简单场景跳过，直接传三角形；
- 光栅化：把三角形拆成屏幕上的100个片元（像素位置）；
- 片元着色器：给这100个片元上色（从顶点的红、绿、蓝渐变过渡，比如中间是黄色）；
- 逐片元操作：深度测试确认没有其他图形挡住这个三角形，混合关闭（不透明），最后把100个彩色像素写入帧缓冲区，显示到屏幕上。
关键知识点：可编程 vs 固定功能
整个管道里，只有3个阶段是“可编程”的（开发者能写代码控制），也是实现各种特效的核心：
- 顶点着色器：控制顶点位置、基础属性；
- 几何着色器：灵活生成/修改图元；
- 片元着色器：控制像素颜色、纹理、光照。
其他阶段（输入装配、图元装配、光栅化、逐片元操作）是“固定功能”，开发者只能调参数（比如开启/关闭深度测试），不能改核心逻辑。
这样一来，OpenGL ES 3.0 的渲染管道就像一条分工明确的流水线——从3D数据到屏幕像素，每一步都有清晰的作用，开发者通过控制可编程阶段，就能实现从简单三角形到复杂3D游戏的各种画面啦！
