浅谈OpenGL渲染

固定管线和着色器

最近因为需要使用OpenTK绘制刀路图，所以简单了解了一下OpenGL的渲染机制。

老版的渲染机制是固定管线性，举个简单例子，以下代码的绘图方式就是固定管线：

        private void DrawLine(float[] v1, float[] v2)
        {
            GL.Begin(PrimitiveType.Lines); // 开始绘制线型图形
            GL.Vertex3(v1[0], v1[1], v1[2]); // 线的起点
            GL.Vertex3(v2[0], v2[1], v2[2]);   // 线的终点
            GL.End(); // 结束绘制线型图形
        }

就是先定义一个基本形状，然后给几个点就画出这个形状。其实跟Matplotlib的绘图方式很像，缺点是速度慢且灵活性不够。

后来就开发了个基于着色器的渲染，详细教程可以看你好，三角形 - LearnOpenGL CN，里面讲的很清楚，主要是要记住并理解什么VAO、VBO、IBO之类的概念，渲染速度快但是写起来复杂点。

OpenTk.GLControl的坐标变换

回归到C#的OpenTK.GLControl控件中，当我们创建一个窗口时，可以用ViewPort()函数指定控件显示窗口的大小。

然后开始分析一下坐标变换过程，假设我们想绘制一个三角形，然后有自己定义的三个顶点坐标，这时这三个坐标是处于local space(局部坐标系下)，渲染的第一步就会把这几个点从局部坐标系转到世界坐标系（模型变换，用户无需指定，应该是系统内定了一个世界原点）。接着要将坐标从世界坐标系转到观察坐标系（也可以叫摄像机坐标系），即变成以摄像机为原点，朝某个方向观察得到的坐标，这个变换过程叫做视图变换（通过指定相机位置可以完成该变换）。然后再将观察坐标系转换为裁剪坐标系，通常是3D转2D，这个变换叫投影变化，分为正交投影和透视投影两种，正交投影不存在近大远小，但是透视投影存在。最后再从裁剪坐标系转换到屏幕坐标系，叫视口变换（好像是根据之前指定的窗口大小来变换的）。