本文主要是介绍openGL之glsl入门1--基本概念，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
从零开始学习openGL与GLSL（没有计算机图像学基础），开始确实挺费劲，网上的资料虽然多，但不系统，例子也不全，openGL还好（这里指的是v2.0之前的版本，使用glBegin(), glEnd()方式绘制），完整的例子比较多，而GLSL的例子相对少不少，中间走了不少弯路。下面说一下个人的一些学习经历和看法。
1. 学习路线
GLSL的学习还是比较推荐以红宝书为主线进行学习，其他资料辅助，虽然入门难度比较大，但是比较系统权威，不会走偏，不懂的话多练练，多翻翻其他资料，也是可以慢慢弄清楚的。
大家可以自己去找红宝书《OpenGL编程指南（第八版）.pdf》（与之配套的源码《oglpg-8th-edition》 ）。蓝宝书《OpenGL超级宝典》也是经典，大家也可以看看，都比较权威，正如他们的名字，红宝书重编程，蓝宝书重原理。
个人的学习经历是：
1. 先把网上的老的openGL程序都跑一遍（使用glBegin(), glEnd()方式绘制 ），先看效果，再捋概念，熟悉老的程序的话，学GLSL会快很多，概念是一致的，只是编程实现方式不同。
2. 中途恶补《计算机图形学》知识，熟悉齐次坐标，坐标变换等知识。
3. 一章一章看红宝书，对照sample写自己的代码。
4. 再根据学习的情况，一步一步往自己的工作中需完成的任务上靠。
说明：关于红宝书，这里推荐大家以此为主线进行学习，估计很多人有意见，入门难度确实稍高，第一个程序，前面的4章讲完了才能基本搞懂，都不像一般的helloworld程序一样简洁，我也是搞了好久才把第一个例子跑起来，搞明白，而且sample程序里问题不少，根本没法直接用，可能是我下载了假的sample程序，做参考还是不错的，后来我放弃了直接跑sample，而只是参考，自己改写，这样理解更透彻。推荐的理由是系统性与权威性，而不是门槛高低，所以本文的目的不是替代书籍，而是为大家提供一些有意思的代码，让大家更好的理解红宝书。
2. 基本概念
2.1 顶点、片元着色器
刚接触openGL，新概念确实不少，其中顶点着色器这个概念搞了好久都没弄明白，老是想着顶点着什么色，其实这个都是翻译误导的，英文为Vertex Shader，Shader这个词翻译为着色器不好理解，不过这东西确实不太好翻译，反正顶点着色器和上颜色没什么关系。
这里从网上找了一张图，可以这么理解，顶点着色器的作用是做出石膏模子，而片元 着色器的作用是为石膏模子上色，简单的说，顶点着色器是做出3D图像的轮廓框架（毛坯，进行空间与空间变化等与空间相关操作），而片元 着色器让它变得好看一些，即上色（装修，进行颜色与纹理等操作）。片元着色器（fragment shader）有的又称为片段着色器，只是翻译问题，我们以红宝书的名称为准。
2.2 GLSL的CS模型
CS（客户端服务器）模型，client是gl打头的一系列api，对应的时CPU部分，而server就是GLSL语言部分，对应的时GPU部分。
老的api编程对用户来说，这个概念不明显，api已经封装了GPU部分操作，在用户看来，感觉不出来哪些操作在cpu上执行，哪些在GPU上执行。这里举一个例子来辅助大家理解。
上图是计算器和美元，用计算器算账，做以下类比：
1. 客户端：人的脑和手（数据输入，灵活，但计算速度不如计算器），计算器键盘是计算器提供给用户的接口（api）。
2. 服务器：计算器，单纯运算能力比较强（GPU）
这就是固定管线模型，我们输入的数据（一天的账目），计算器很快的给出结果，比自己算快多了，GPU初期就是这样的。
计算器用来算账是不错，但我有一个需求，我要求每一笔账目输入的是美元单位，而显示出来的是人民币单位，有两种方法
1. 输入账目的时候每一笔都乘一下汇率再输入（CPU处理），但这样，整体速度就慢太多了。
2. 也可以专门出一款计算器搞一个功能键（创一个新的api）来做这项工作，但用户的需求是多种多样的，这样的灵活性太差。想一想老式的中文打印机，每个字一个键（区位编码），用起来与扩展起来都非常不方便。
此时的计算器就不满足需求了，我们需要可编程计算器（电脑），我输入数据过后，还可以控制输出数据的时候再乘一个汇率，这就是可编程管线。
可编程管线简单的说就是，用户CPU输入数据过后，GPU还可以对数据做进一步编程处理，CPU只需要输入必要的数据，剩下的需求都交给GPU来做，充分利用GPU的处理优势，通过缓冲对象，进一步提高处理性能。CPU侧重点在数据输入与控制，GPU着重数据处理与显示。
有的网友问，为什么《OpenGL编程指南（第八版）.pdf》例子没有用到glBegin(), glEnd()的方式绘图，就是因为，红宝书8的例子全部用GLSL shader编程实现的，这些老的api新的版本已经废弃（但还是可以使用），这里建议大家还是先熟悉一下老的api，类比起来有助于理解。
2.3 归一化
归一化实际是把对应的数据类型转成[0-1]的范围,如使用GL_UNSIGNED_BYTE 类型存储该颜色分量值， 归一化是把0~255转为0~1的范围,如RGBA中R的值为10，即颜色分量R归一化公式为R/255 = 10.0/255，有符号型数据的归一化会复杂一些，计算公式红宝书上有讲（3.3.1章节）。
openGL的坐标系也是一种归一化的坐标系（规格化设备坐标系），在传入坐标时，api也经常有是否归一化的选项，注意归一化是根据数据类型长度来的，同一个值，不同类型的归一化完全不一样。这个特性要用，如果给出的是非归一化的坐标，如BMP中的RGBA的值，最好使用接口去归一化，用CPU归一化效率太低。
openGL坐标范围为[-1.0,1.0],但不是说坐标只能是这个范围内的,超出范围后，只会显示不出来而已，通过缩放,平移,旋转等操作，可以把超出1.0的坐标显示出来，颜色RGBA的范围为[0,1.0]，这个范围不能超，否则没意义。
shader里面的颜色用的是RGBA，注意透明度分量A在最后。
2.4 齐次坐标
为方便坐标转换，GLSL中用的坐标全是齐次坐标，即(x,y,z,w) 4维坐标，坐标变换的矩阵也是4维矩阵。
齐次坐标(x,y,z,w)转3维坐标(x/w,y/w,z/w)，
2.5 向量
向量和点的表示方式比较类似，点主要是表示位置，向量主要表示方向。
点是三维空间中的某个坐标，是绝对的，它的值是参照原点的，而向量用于表示力和速度等具有方向和大小的量， 通常用具有长度和方向的线段来表示，虽然他们都具有三个分量，但对于向量，如果将向量放在坐标系中的任何位置（平移），都不会改变其性质，因为向量表示的是方向和大小，与位置距离无关，它的值是相对与基准点的。
齐次坐标与向量在shader编程中大量使用，还有矩阵的概念都需要弄清楚。
2.6 缓冲对象
openGL中有大量的缓冲OBJECT，常见的有vbo，vao，ebo，pbo，fbo，这些缓冲对象开始学习的时候不是必须的，对openGL有一定的了解后再去深入理解即可，使用缓冲对象能使程序效率更高，不使用也能用。红宝书第一个例子就抬出了vbo和vao，确实增大学习难度，理解了过后，这些概念也没那么难，但由于使用方式习惯（gen bind方式）与一般程序使用方式习惯不一样，又夹杂着一堆的新概念、新的api，学习难度就上来了。
本文档后续用完整例子来讲解缓冲对象的用法。
3. 其他说明
系列学习文章都是针对GLSL编程的，基于glsl3.3版本。
后续的例子尽量不依赖太多内容，程序尽量完整，尽量能直接跑，用的C语言，应该可以跨平台。
学GLSL之前，大家还是把老的openGL程序先熟悉一下（使用glBegin(), glEnd() 绘制），环境搭建与辅助库的使用大家自己去了解。可以边学边查。
不清楚的地方，可以一起交流。
这篇关于openGL之glsl入门1--基本概念的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
