《計算機圖形學程式設計》筆記——第二章
《計算機圖形學程式設計》筆記——第二章
OpenGL影象管線
現代3D圖形學程式設計會使用管線的概念，在管線中，將3D場景轉換為2D圖形的過程被分成多個步驟。實際上，圖形學做的事情，筆者是這樣理解的：構建三維模型，隨後採用虛擬相機對該模型進行拍攝，最終呈現在使用者眼前。這個過程需要考慮成像原理、成像效果等。
影象管線介紹
採用GLSL進行程式設計，流程可以分為下列幾步：
1. 頂點著色器
圖形學中包含點、線、三角形等圖元，多數3D模型通常都是由許多三角形的圖元構成。圖元由頂點組成，即我們所說的3D點，這些3D點的來源有多種：硬編碼於程式中（即給定陣列）或者從檔案中載入緩衝區等方法。
不論頂點從何處傳入，都會被傳入頂點著色器，被逐一處理。
頂點著色器擁有一次操作一個頂點的能力。
2. 曲面細分著色器
OpenGL有一個可程式設計曲面細分階段，提供一個曲面細分著色器用於生成大量三角形，通常是網格形狀，同時提供各種方式操縱這些三角形的工具。
當在簡單形狀上需要很多頂點時，曲面細分著色器就能發揮作用了。
有時用GPU中的曲面細分著色器在硬體裡生成三角形網格比在C++中生成要高效得多。
3. 幾何著色器
按圖元處理有很多用途，既可以讓圖元變形，比如拉伸或者縮小，還可以刪除一些圖元，從而在渲染的物體上產生“洞”——這是一種將簡單模型轉化為複雜模型的方法。
幾何著色器擁有一次操作一個圖元的能力（按圖元處理）。
4. 光柵化
3D世界中的點、三角形、顏色等全都需要展現在一個2D顯示器上。這個2D螢幕由光柵——矩陣畫素陣列組成。
光柵化過程開始時先對三角形的每對頂點進行插值，比如漸變的顏色，實現真實光照等。
5.片段著色器
片段著色器用於為光柵化的畫素指定顏色。
6. 畫素操作
在繪製場景中的物體時，我們通常希望前面的物體擋住後面的物體。為了實現這個效果，我們需要隱藏面消除。
實現隱藏面消除的方法是使用兩個緩衝區：顏色緩衝區和深度緩衝區實現。
程式碼及結果
這一講中，我們將書中的程式碼進行整理並修改，使其適用於Linux系統。
詳情可以參考程式碼：cg_book_practice/chapter_2/
我們對每一個測試程式碼都輸出了視覺化結果，可以檢視README.md檔案，方便大家理解我們程式碼做的事情。並且程式碼中關鍵的地方，筆者都參考課本以及查閱的資料做了註釋，便於理解。
BUG
這一講中提供了：檢查OpenGL和GLSL錯誤 相關的內容，於是筆者對關鍵的部分進行了Bug檢查。
1. GLEW初始化：glError:2080
值得注意的是，我們發現了一個glError：2080。通過查閱資料發現，這是一個無效列舉導致的錯誤，多次定位以後發現是在初始化GLEW時出現的。而這個問題，筆者查了很久，最後發現是版本的問題，具體的描述可以在官網上查到：OpenGL Loading Library，emmm…純粹來噁心人的。
另外，在Linux下初始化GLEW之前，需要設定 glewExperimental=TRUE，否則程式會直接崩潰，emmm…這也是官網提供的要求，媽蛋困擾了筆者不少時間。
2. 顏色緩衝區重新整理
在實現點的增大和縮小程式中，筆者在display函式中忽略了顏色緩衝區的重新整理，導致點的縮小和變大顯示錯誤，最後發現是因為顏色緩衝區沒重新整理。
首先採用清除顏色緩衝區，隨後採用預設的顏色填充整個緩衝區，可以實現螢幕的重新整理，防止色彩滯留，與下一幀的顏色重疊，導致顯示出錯。
glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);