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OpenGL 渲染流程概述

OpenGL 的渲染流程是一个复杂的管线，它将输入的顶点数据经过一系列处理，最终转换为屏幕上的像素。主要步骤如下：

1. 顶点输入

• 顶点数据准备：开发者需要定义顶点的属性，如位置、颜色、法线、纹理坐标等，并将这些数据存储在顶点缓冲区对象（VBO）中。
• 顶点数组对象（VAO）：VAO 用于管理顶点属性的配置，它记录了顶点属性的布局和关联的 VBO。

2. 顶点着色器（Vertex Shader）

• 功能：顶点着色器是一个可编程的阶段，对每个输入的顶点执行一次。它的主要任务是将顶点的位置从模型空间转换到裁剪空间，并可以对顶点的其他属性进行处理。
• 数据处理：可以对顶点位置应用变换矩阵（如模型矩阵、视图矩阵、投影矩阵），还可以计算顶点的颜色、纹理坐标等。
• 输出：顶点着色器必须输出 gl_Position 变量，它表示顶点在裁剪空间的位置。此外，还可以通过 out 关键字定义其他输出变量，这些变量将传递给后续阶段。

3. 图元装配（Primitive Assembly）

• 功能：将顶点着色器输出的顶点组装成图元（如点、线、三角形等）。

4. 几何着色器（Geometry Shader，可选）

• 功能：几何着色器是一个可选的可编程阶段，它可以对输入的图元进行处理，如生成新的图元、修改图元的形状等。
• 输入输出：它接收图元装配阶段输出的图元，并可以输出新的图元。

5. 光栅化（Rasterization）

• 功能：将图元转换为片段（Fragment），即屏幕上的像素。在这个过程中，会进行插值计算，为每个片段计算顶点属性的值（如颜色、纹理坐标等）。

6. 片段着色器（Fragment Shader）

• 功能：片段着色器是一个可编程的阶段，对每个生成的片段执行一次。它的主要任务是计算每个片段的最终颜色。
• 输入：可以接收顶点着色器传递过来的变量（经过光栅化阶段的插值），还可以访问纹理等数据。
• 输出：必须输出一个 vec4 类型的变量，表示片段的最终颜色。

7. 测试与混合（Testing and Blending）

• 功能：对片段进行深度测试、模板测试等，决定是否丢弃某些片段。还可以进行颜色混合操作，将新的片段颜色与帧缓冲区中已有的颜色进行混合。

8. 帧缓冲区（Framebuffer）

• 功能：最终的颜色数据被写入帧缓冲区，然后显示在屏幕上。

顶点着色器到片段着色器的数据传递

顶点着色器可以通过 out 关键字定义输出变量，片段着色器可以通过 in 关键字接收这些变量。下面是一个简单的示例代码：

顶点着色器（source.vert）

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec3 aColor;out vec3 ourColor;void main()
{gl_Position = vec4(aPos, 1.0);ourColor = aColor;
}

片段着色器（source.frag）

#version 330 core
in vec3 ourColor;
out vec4 FragColor;void main()
{FragColor = vec4(ourColor, 1.0);
}

在这个示例中，顶点着色器将顶点的颜色 aColor 赋值给输出变量 ourColor，片段着色器通过 in 关键字接收 ourColor 变量，并将其作为最终颜色的一部分输出。

通过这种方式，顶点着色器的输出结果可以传递给片段着色器，用于计算最终的像素颜色。