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About OpenGL

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GLFW（Graphics Library Framework）

用途：

• 创建和管理 窗口
• 处理 输入事件（键盘、鼠标、手柄）
• 管理 OpenGL 上下文
• 跨平台支持（Windows、Linux、macOS）

GLFW 是针对 OpenGL 的 c 语言库，提供了一些最基础的绘制图形的接口

GLAD（OpenGL Loader Generator）

用途：

• 在运行时 加载 OpenGL 函数指针
• 根据指定的 OpenGL 版本生成对应的加载代码
• 替代早期的 GLEW，配置更灵活、现代化

GLAD 是一个开源的库，用来解决不同驱动不同显卡之间， OpenGL 函数无法确定在编译期确定的问题。保证跨平台调用一致

概念

双缓冲(Double Buffer)

​ 应用程序使用单缓冲绘图时可能会存在图像闪烁的问题。 这是因为生成的图像不是一下子被绘制出来的，而是按照从左到右，由上而下逐像素地绘制而成的。最终图像不是在瞬间显示给用户，而是通过一步一步生成的，这会导致渲染的结果很不真实。为了规避这些问题，我们应用双缓冲渲染窗口应用程序。前缓冲保存着最终输出的图像，它会在屏幕上显示；而所有的的渲染指令都会在后缓冲上绘制。当所有的渲染指令执行完毕后，我们交换(Swap)前缓冲和后缓冲，这样图像就立即呈显出来，之前提到的不真实感就消除了。

关于 VAO VBO EBO

• 顶点数组对象：Vertex Array Object，VAO
• 顶点缓冲对象：Vertex Buffer Object，VBO
• 元素缓冲对象：Element Buffer Object，EBO 或 索引缓冲对象 Index Buffer Object，IBO

​ VAO（Vertex Array Object）

• 作用：存储顶点属性配置（状态记录）（比如顶点数据如何解释、绑定了哪个 VBO/EBO）。
• 本质：一个状态容器，记录了顶点数据的布局。
• 优点：避免每次绘制都重新写 glVertexAttribPointer 等配置，只需绑定 VAO。
• 使用场景：管理不同模型的顶点数据布局。

​ VBO（Vertex Buffer Object）

• 作用：存储顶点数据（位置、颜色、法线、纹理坐标等）。
• 本质：显存中的一块缓冲区，用来替代传统的 glBegin/glEnd 方式。
• 优点：数据一次传入 GPU，渲染时直接从显存读取，效率更高。
• 使用场景：比如存储一个三角形的三个顶点坐标。

​ EBO（Element Buffer Object，也叫 Index Buffer）

• 作用：存储顶点索引，用来避免重复顶点数据。

• 本质：告诉 GPU 按照索引顺序去 VBO 中取顶点。

• 优点：减少冗余数据。例如绘制一个正方形时，只需 4 个顶点，但可以通过索引绘制 2 个三角形，而不用重复写 6 个顶点。

• 使用场景：任何需要复用顶点的图形（网格、模型）。

​ 一个直观比喻

• VAO：像书签，帮你记住字典和目录的使用方式，下次直接翻到正确页。
• VBO：像一本字典，里面存放所有单词（顶点数据）。
• EBO：像目录索引，告诉你哪些单词组成句子（索引绘制）。

VAO 和 VBO 的工作流程

CPU: glBindVertexArray(VAO) → 绑定一个 VAO，之后的所有顶点属性配置都会记录到这个 VAO 中。

CPU**:** glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO) → 把某个 VBO 绑定到 GL_ARRAY_BUFFER 目标。此时 VAO 并不会立刻记录 VBO，而是等待调用属性配置函数。

CPU**:** glVertexAttribPointer(...) → 定义顶点属性的数据布局（分量数、类型、步长、偏移量）。 在这个调用的瞬间，VAO 会把当前绑定的 VBO + 属性解析方式一起记录下来。

CPU: glEnableVertexAttribArray(...) → 启用对应的顶点属性。VAO 会记录该属性的启用状态。

VAO 与 VBO 并不是严格的 一对多 关系，而是灵活的 多对多 关系

为什么有了 VAO VBO ，还要引入 EBO 呢？

EBO 的基本作用

• VBO：存放顶点数据（坐标、颜色等）。
• EBO：存放顶点索引（整数数组），告诉 GPU 按照这些索引去 VBO 里取顶点。

这样，绘制时不再是顺序读取所有顶点，而是根据索引表来“重用”顶点。

为什么用顶点索引来读取数据会更加高效？

• 没有 EBO：绘制矩形需要 6 个顶点（两个三角形），即使有重复的点也要写两次。
• 有 EBO：只需存 4 个顶点，索引数组告诉 GPU如何组合它们成两个三角形。

这样就避免了顶点数据的冗余，节省显存和带宽，同时减少 CPU→GPU 的传输量。

图形渲染管线


​ 在OpenGL中，任何事物都在3D空间中，而屏幕和窗口却是2D像素数组，这导致OpenGL的大部分工作都是关于把3D坐标转变为适应你屏幕的2D像素。3D坐标转为2D坐标的处理过程是由OpenGL的图形渲染管线（Graphics Pipeline，大多译为管线，实际上指的是一堆原始图形数据途经一个输送管道，期间经过各种变化处理最终出现在屏幕的过程）管理的。

简单来说就是两个步骤：

• 将物体的 3d 坐标变化为屏幕空间 2d 坐标
• 为屏幕的每个像素点着色

​ 2D坐标和像素也是不同的，2D坐标精确表示一个点在2D空间中的位置，而2D像素是这个点的近似值，2D像素受到你的屏幕/窗口分辨率的限制。

着色器(Shader)

MVP变换矩阵

MVP 矩阵分别是 model -> view -> projection

局部空间 -> (model) -> 世界空间 -> (view) -> 观察空间 -> (Projection) -> 剪裁空间 -> (透视除法) -> NDC -> (视口转换) -> 屏幕坐标

M: 模型空间 -> 世界空间 V: 世界空间 -> 观察空间 P: 观察空间 -> 剪裁空间