梳理Opengl，ES，3.0，介绍宏观着眼

OpenGL ES 3.0 是针对嵌入式系统和移动平台的新一代图形渲染 API，旨在提供更快、更可靠和更接近桌面水平的 3D 场景渲染。本文将介绍OpenGL ES 3.0的特点、使用方法以及一些案例说明。

一、特点

1. 更多的可编程性

OpenGL ES 3.0 带来了更多的可编程性，允许开发人员更直接地访问 GPU 的功能。这使得开发人员能够更快速地实现高级技术，例如体积渲染技术、自适应细分、剪辑、事件处理等。

2. 更高的性能

OpenGL ES 3.0 引入了新的硬件特性，例如 Geometry Shaders、Tessellation Shaders 和 Compute Shaders。这些特性允许开发人员在 GPU 上运行更多的计算，提高渲染性能。此外，OpenGL ES 3.0 还引入了更好的缓存控制和更高效的命令流水线，提升了渲染效率。

3. 更好的可移植性

OpenGL ES 3.0 提供了更大的向后兼容性，这意味着代码可以在更多的硬件平台上可靠地运行。与以往版本的 OpenGL ES 相比，OpenGL ES 3.0 支持更多的硬件驱动程序和开放源代码实现，这些实现基于 Mesa 3D 工程的开发。

二、使用方法

1. 配置环境

首先，我们需要安装 OpenGL ES 3.0 的开发环境。这通常需要安装开源的 Mesa 3D 库或专有的驱动程序。另外，还需要一款支持 OpenGL ES 3.0 的图形处理器和操作系统，例如 iOS、Android 和 Linux。

2. 编写代码

OpenGL ES 3.0 的编程模型与 OpenGL 4.x 相似，因此开发人员可以使用类似于 OpenGL 的 API 创建和配置渲染上下文、编写着色器程序、设置缓存对象等。下面是一个简单的 OpenGL ES 3.0 程序：

```

#include

int main(int argc, char** argv)

{

// 创建渲染上下文

// ...

// 定义顶点着色器程序

const char* vertex_shader =

"#version 300 es\n"

"in vec4 position;\n"

"void main()\n"

"{\n"

" gl_Position = position;\n"

"}\n";

// 定义片段着色器程序

const char* fragment_shader =

"#version 300 es\n"

"precision mediump float;\n"

"out vec4 frag_color;\n"

"void main()\n"

"{\n"

" frag_color = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);\n"

"}\n";

// 创建着色器程序

GLuint program = glCreateProgram();

GLuint vertex_shader_obj = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

GLuint fragment_shader_obj = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

glShaderSource(vertex_shader_obj, 1, &vertex_shader, nullptr);

glShaderSource(fragment_shader_obj, 1, &fragment_shader, nullptr);

glCompileShader(vertex_shader_obj);

glCompileShader(fragment_shader_obj);

glAttachShader(program, vertex_shader_obj);

glAttachShader(program, fragment_shader_obj);

glLinkProgram(program);

// 创建 VAO 和 VBO

GLuint vao, vbo;

glGenVertexArrays(1, &vao);

glGenBuffers(1, &vbo);

glBindVertexArray(vao);

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);

GLfloat vertices[] = {

0.0f, 0.5f, 0.0f,

-0.5f, -0.5f, 0.0f,

0.5f, -0.5f, 0.0f

};

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, nullptr);

glEnableVertexAttribArray(0);

// 渲染场景

glUseProgram(program);

glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

return 0;

}

```

3. 编译和运行

我们可以使用命令行编译并链接我们的程序，例如：

```

g++ main.cpp -lGLESv2 -lEGL -o main

```

然后，我们可以在支持 OpenGL ES 3.0 的设备上运行这个程序。

三、案例说明

1. Shadow Mapping

Shadow Mapping 技术是一种用于实现阴影的计算方法。该技术使用了渲染到纹理 (Render-to-Texture) 的功能，产生一个深度贴图 (Depth Map)。该深度贴图被用于渲染场景时，被用来计算场景中每个像素点的阴影信息。下图是一个使用 Shadow Mapping 技术的场景：


2. Deferred Rendering

Deferred Rendering 是一种多通道渲染技术，它可以大量减少渲染复杂场景的成本。它的主要思想是，先绘制一个几何体中的所有信息到一个 G-buffer 中，之后通过使用该 G-buffer 按您需要的任何顺序重新渲染几何体。下图是一个使用 Deferred Rendering 技术的场景：


总之，OpenGL ES 3.0 的可编程性、性能和可移植性方面的改进，使得在嵌入式系统和移动平台上实现更高级的 3D 场景渲染成为可能。我们可以使用 OpenGL ES 3.0 编写出高效、美观的 3D 应用程序。

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