OpengGL ES系列筆記三

深度渲染緩存

深度緩存是一個(gè)可選的輸出緩存,并且與像素顏色渲染緩存相似,幾乎所有的OpenGL ES都使用深度緩存,以為幾乎所有的OpenGL ES應(yīng)用都使用坐標(biāo)系變換來改變渲染的視點(diǎn)。在大部分的情況下,一個(gè)深度緩存會消除對于三角形、線段、和點(diǎn)進(jìn)行排序的需求。深度緩存的使用為GPU提供了一個(gè)用來保存計(jì)算出的深度的地方。之后這個(gè)緩存又被GPU利用來控制在像素顏色渲染緩存中的片元的置換。(因?yàn)樵阡秩酒臅r(shí)候,會計(jì)算出片元的深度,如果深度小于深度緩存的深度,那么這個(gè)片元就用來代替在像素顏色渲染緩存中得那個(gè)片元位置的任何顏色,并且把計(jì)算出來的片元深度替代深度緩存里的深度。如果計(jì)算出來的片元深度更大,那么這個(gè)片元不會被渲染,依舊使用像素顏色渲染緩存里的片元)

GLKit與深度緩存



變換矩陣


GLKit的GLKMatrix4MakeScale()函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)基礎(chǔ)的變換矩陣,三個(gè)參數(shù)指定了xyz軸的相對單位長度,1.0f表示沒有變化,aspectRatio表示單位長度變?yōu)檫@個(gè)值

基本變換

只存在四種基本變換:平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視。基本變換聯(lián)合決定了一個(gè)新坐標(biāo)系中得每一個(gè)頂點(diǎn)位置是怎樣轉(zhuǎn)換為參考坐標(biāo)系中的一個(gè)位置的。

單位矩陣

定義一個(gè)與參考坐標(biāo)系相同的坐標(biāo)系的矩陣叫做單位矩陣。任意矩陣的級聯(lián)操作中產(chǎn)生一個(gè)新的矩陣,這個(gè)新矩陣包含兩個(gè)矩陣的所有變換。解析:一個(gè)矩陣A通過簡單變換例如是平移,會產(chǎn)生一個(gè)平移矩陣,但是這個(gè)平移矩陣并是不最終的矩陣,要把A與這個(gè)平移矩陣進(jìn)行級聯(lián)產(chǎn)生新的A矩陣,這個(gè)A矩陣就是新的當(dāng)前矩陣了。


矩陣平移:

通過相對于參考坐標(biāo)系的原點(diǎn)移動新坐標(biāo)系的原點(diǎn),平移定義了一個(gè)新的坐標(biāo)系(注意記住平移原點(diǎn)就好了),平移不會影響新坐標(biāo)軸相對于參考坐標(biāo)系的長度和方向。

GLKit簡化了坐標(biāo)的平移,提供了GLKMatrix4MakeTranslation(float tx,float ty,float tz)通過平移一個(gè)單位矩陣返回一個(gè)和定義了坐標(biāo)系的新矩陣(平移矩陣)。tx/ty/tz分表表示新坐標(biāo)系的原點(diǎn)距離原坐標(biāo)系的原點(diǎn)在各個(gè)軸上移動的距離。函數(shù)GLKMatrix4Translate(GLKMatrix4 matrix,float x,float y,float z)返回參數(shù)矩陣(原坐標(biāo)矩陣)(x,y,z)與GLKMatrix4MakeTranslation()產(chǎn)生的 一個(gè)級聯(lián)。

平移坐標(biāo)軸



平移矩陣生成


矩陣平移的過程分解


旋轉(zhuǎn)

旋轉(zhuǎn)是通過相對參考坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的方向旋轉(zhuǎn)新坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸來定義一個(gè)新的坐標(biāo)系,旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系使用同一個(gè)原點(diǎn),且坐標(biāo)軸長度不會變化,變的只是坐標(biāo)軸的方向。GLKit簡化旋轉(zhuǎn)過程,提供GLKMatrix4makeRotation(float angleRadians,float rx,float ry, float rz)函數(shù)生成一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)矩陣。通過GLKMatrix4Rotate(GLKMatrix4 matrix,float angleRadians, float x , float y, float z)函數(shù)通過旋轉(zhuǎn)座位一個(gè)參數(shù)傳入的矩陣返回一個(gè)定義了一個(gè)坐標(biāo)系的新矩陣

坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)

縮放

縮放是通過相對于參考坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸的單位長度改變新坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸的單位長度來定義一個(gè)新坐標(biāo)系,縮放的坐標(biāo)系與參坐標(biāo)系的原點(diǎn)、方向一般不會改變,除非通過一個(gè)負(fù)值進(jìn)行縮放會改變方向。同樣,GLKit提供了GLKmatri4MakeScale(float x,float y,float z)函數(shù)通過擴(kuò)大或者縮小一個(gè)單位矩陣的任意坐標(biāo)軸的單位長度來返回一個(gè)定義了坐標(biāo)系的矩陣。

矩陣縮放的分解過程

projectionMatrix 和 modelviewMatrix

GLKBaseEffect的trnsform屬性支持常見的三個(gè)不同矩陣-projectionMatrix 和modelviewMatrix和textureMatrix。GLKBaseEffect會級聯(lián)modelviewMatrix和projectionMatrix以產(chǎn)生一個(gè)mdelviewPaojectionMatrix矩陣,這個(gè)矩陣會把頂點(diǎn)完全地變換到OpenGL ES默認(rèn)坐標(biāo)系中。默認(rèn)坐標(biāo)系直接映射到像素顏色渲染緩沖的片元中。

GLKMatrixStack

GLKMatrixStack是GLKit提供的一個(gè)堆棧,用于存放4x4矩陣的,GLKMatrixStackPush函數(shù)會復(fù)制最頂部的矩陣到堆棧的頂部,GLKMatrixStackGetMatrix4()會返回最頂部的矩陣,GLKMatrixStackPop函數(shù)會移除堆棧最頂部的項(xiàng),并把前一個(gè)頂部矩陣恢復(fù)到最頂部。應(yīng)用會推入一個(gè)新矩陣到堆棧頂部,操作并使用它在OPengl ES中渲染幾個(gè)圖像,然后把它彈出堆棧并把上一個(gè)矩陣恢復(fù)到頂部。


textureMatrix

紋理矩陣,S和T坐標(biāo)系的紋理與頂點(diǎn)的U和V坐標(biāo)之間會有一個(gè)映射的過程,紋理矩陣的作用幾時(shí) 在這個(gè)映射的過程添加轉(zhuǎn)換。

textureMatrix2d0:用于使用多重紋理時(shí)第一個(gè)紋理的紋理坐標(biāo)的變換。

textureMatrix2d1:用于保存使用多重紋理時(shí)第二個(gè)紋理的紋理坐標(biāo)的矩陣。

透視和平截頭體

OpenGL ES使用一個(gè)叫做視域的幾何圖形來決定一個(gè)場景生成的哪些片元將會顯示在最終的渲染結(jié)果中,處于視域范圍的將被顯示,其余的被拋棄。視域有時(shí)也會被稱為投影,一個(gè)立方體或者矩形視域叫做一個(gè)正射投影。利用一個(gè)正射投影對于視點(diǎn)距離沒有影響。GLKit的GLKMatrix4MakeOrtho(GLFloat left,GLFloat right,GLFloat bottom,GLFloat top,GLFloat near,GLFloat far)函數(shù)會返回一個(gè)矩陣,這個(gè)矩陣定義了一個(gè)由left,right,bottom,top,near,far界定的視域。GLKMatrixMakeOrtho函數(shù)返回的矩陣通常與當(dāng)前projectionMatrix級聯(lián)來定義視域。

當(dāng)使用透視投影時(shí),視域?qū)⒉辉偈蔷匦危墙清F體去了頭部的平截頭體,當(dāng)投影到2D顏色渲染緩存中后,距離視點(diǎn)越遠(yuǎn)的對象越小,但是接近視點(diǎn)的對象仍然很大。GLKit的GLKMatrixMakeFrustrum()函數(shù)將創(chuàng)建一個(gè)包含透視的新變換矩陣。這個(gè)新矩陣通常會與當(dāng)前projectionMatrix級聯(lián)來定義視域。

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