OpenGL ES 3.0编程指南

内容概要

Dan Ginsburg，Upsample Software公司创始人，该软件公司提供3D图形和GPU计算的咨询服务。Dan参与撰写了多部著作，包括《OpenCL 编程指南》和《OpenGL Shading Language》（第3版）。在过去的工作中，Dan曾经开发OpenGL驱动程序、桌面和手持3D演示、GPU开发人员工具、3D医学显示和游戏。

Budirijanto Purnomo，AMD公司高级软件架构师，领导跨越多个AMD软件栈的GPU调试和剖析技术的软件实现工作。他与多位AMD的软件和硬件架构师协作，定义用于调试和剖析GPU应用的未来硬件架构。他曾在国际会议上发表过许多与计算机图形技术相关的论文。

Dave Shreiner，ARM公司图形与GPU计算部门主管，自从OpenGL诞生之日起就积极地参与到它的开发当中。他创建了OpenGL的第一个商业培训课程，并且拥有超过20年的OpenGL编程教学经验。

书籍目录

本书赞誉

译者序

序

前言

致谢

第1章 OpenGL ES 3.0简介 1

1.1 OpenGL ES 3.0 2

1.1.1 顶点着色器 3

1.1.2 图元装配 5

1.1.3 光栅化 5

1.1.4 片段着色器 6

1.1.5 逐片段操作 7

1.2 OpenGL ES 3.0新功能 8

1.2.1 纹理 8

1.2.2 着色器 10

1.2.3 几何形状 11

1.2.4 缓冲区对象 11

1.2.5 帧缓冲区 12

1.3 OpenGL ES 3.0和向后兼容性 12

1.4 EGL 13

1.4.1 使用OpenGL ES 3.0编程 14

1.4.2 库和包含文件 14

1.5 EGL命令语法 14

1.6 OpenGL ES命令语法 15

1.7 错误处理 16

1.8 基本状态管理 16

1.9 延伸阅读 17

第2章 你好，三角形：一个OpenGL ES 3.0示例 18

2.1 代码框架 18

2.2 示例下载位置 19

2.3 “你好，三角形”（Hello Triangle）示例 19

2.4 使用OpenGL ES 3.0框架 23

2.5 创建简单的顶点和片段着色器 24

2.6 编译和加载着色器 25

2.7 创建一个程序对象并链接着色器 26

2.8 设置视口和清除颜色缓冲区 27

2.9 加载几何形状和绘制图元 28

2.10 显示后台缓冲区 29

2.11 小结 29

第3章 EGL简介 30

3.1 与窗口系统通信 30

3.2 检查错误 31

3.3 初始化EGL 32

3.4 确定可用表面配置 32

3.5 查询EGLConfig属性 33

3.6 让EGL选择配置 35

3.7 创建屏幕上的渲染区域：EGL窗口 37

3.8 创建屏幕外渲染区域：EGL Pbuffer 39

3.9 创建一个渲染上下文 42

3.10 指定某个EGLContext为当前上下文 43

3.11 结合所有EGL知识 44

3.12 同步渲染 46

3.13 小结 46

第4章 着色器和程序 47

4.1 着色器和程序 47

4.1.1 创建和编译一个着色器 48

4.1.2 创建和链接程序 51

4.2 统一变量和属性 54

4.2.1 获取和设置统一变量 55

4.2.2 统一变量缓冲区对象 60

4.2.3 获取和设置属性 64

4.3 着色器编译器 64

4.4 程序二进制码 65

4.5 小结 66

第5章 OpenGL ES着色语言 67

5.1 OpenGL ES着色语言基础知识 67

5.2 着色器版本规范 68

5.3 变量和变量类型 68

5.4 变量构造器 69

5.5 向量和矩阵分量 70

5.6 常量 71

5.7 结构 71

5.8 数组 72

5.9 运算符 72

5.10 函数 73

5.11 内建函数 74

5.12 控制流语句 74

5.13 统一变量 75

5.14 统一变量块 75

5.15 顶点和片段着色器输入/输出 77

5.16 插值限定符 79

5.17 预处理器和指令 80

5.18 统一变量和插值器打包 81

5.19 精度限定符 82

5.20 不变性 83

5.21 小结 85

第6章 顶点属性、顶点数组和缓冲区对象 87

6.1 指定顶点属性数据 87

6.1.1 常量顶点属性 88

6.1.2 顶点数组 88

6.2 在顶点着色器中声明顶点属性变量 95

6.3 顶点缓冲区对象 98

6.4 顶点数组对象 106

6.5 映射缓冲区对象 109

6.6 复制缓冲区对象 112

6.7 小结 113

第7章 图元装配和光栅化 114

7.1 图元 114

7.1.1 三角形 114

7.1.2 直线 115

7.1.3 点精灵 116

7.2 绘制图元 117

7.2.1 图元重启 119

7.2.2 驱动顶点 119

7.2.3 几何形状实例化 120

7.2.4 性能提示 122

7.3 图元装配 124

7.3.1 坐标系统 124

7.3.2 透视分割 126

7.3.3 视口变换 126

7.4 光栅化 127

7.4.1 剔除 127

7.4.2 多边形偏移 128

7.5 遮挡查询 130

7.6 小结 131

第8章 顶点着色器 132

8.1 顶点着色器概述 133

8.1.1 顶点着色器内建变量 133

8.1.2 精度限定符 135

8.1.3 顶点着色器中的统一变量限制数量 136

8.2 顶点着色器示例 138

8.2.1 矩阵变换 139

8.2.2 顶点着色器中的照明 141

8.3 生成纹理坐标 145

8.4 顶点蒙皮 146

8.5 变换反馈 150

8.6 顶点纹理 151

8.7 将OpenGL ES 1.1顶点管线作为ES 3.0顶点着色器 152

8.8 小结 159

第9章 纹理 160

9.1 纹理基础 160

9.1.1 2D纹理 161

9.1.2 立方图纹理 161

9.1.3 3D纹理 162

9.1.4 2D纹理数组 163

9.1.5 纹理对象和纹理的加载 163

9.1.6 纹理过滤和mip贴图 167

9.1.7 自动mip贴图生成 171

9.1.8 纹理坐标包装 172

9.1.9 纹理调配 173

9.1.10 纹理细节级别 173

9.1.11 深度纹理对比（百分比渐进过滤） 174

9.1.12 纹理格式 174

9.1.13 在着色器中使用纹理 180

9.1.14 使用立方图纹理的示例 182

9.1.15 加载3D纹理和2D纹理数组 184

9.2 压缩纹理 186

9.3 纹理子图像规范 188

9.4 从颜色缓冲区复制纹理数据 191

9.5 采样器对象 193

9.6 不可变纹理 195

9.7 像素解包缓冲区对象 196

9.8 小结 197

第10章 片段着色器 198

10.1 固定功能片段着色器 199

10.2 片段着色器概述 200

10.2.1 内建特殊变量 201

10.2.2 内建常量 202

10.2.3 精度限定符 202

10.3 用着色器实现固定功能技术 203

10.3.1 多重纹理 203

10.3.2 雾化 204

10.3.3 Alpha测试（使用Discard） 207

10.3.4 用户裁剪平面 208

10.4 小结 209

第11章 片段操作 210

11.1 缓冲区 211

11.1.1 请求更多缓冲区 211

11.1.2 清除缓冲区 212

11.1.3 用掩码控制帧缓冲区的写入 213

11.2 片段测试和操作 214

11.2.1 使用剪裁测试 214

11.2.2 模板缓冲区测试 215

11.3 混合 220

11.4 抖动 221

11.5 多重采样抗锯齿 222

11.6 在帧缓冲区读取和写入像素 223

11.7 多重渲染目标 226

11.8 小结 229

第12章 帧缓冲区对象 230

12.1 为什么使用帧缓冲区对象 230

12.2 帧缓冲区和渲染缓冲区对象 231

12.2.1 选择渲染缓冲区与纹理作为帧缓冲区附着的对比 232

12.2.2 帧缓冲区对象与EGL表面的对比 232

12.3 创建帧缓冲区和渲染缓冲区对象 233

12.4 使用帧缓冲区对象 234

12.4.1 多重采样渲染缓冲区 235

12.4.2 渲染缓冲区格式 235

12.5 使用帧缓冲区对象 237

12.5.1 连接渲染缓冲区作为帧缓冲区附着 238

12.5.2 连接一个2D纹理作为帧缓冲区附着 238

12.5.3 连接3D纹理的一个图像作为帧缓冲区附着 240

12.5.4 检查帧缓冲区完整性 241

12.6 帧缓冲区位块传送 242

12.7 帧缓冲区失效 243

12.8 删除帧缓冲区和渲染缓冲区对象 244

12.9 删除用作帧缓冲区附着的渲染缓冲区对象 245

12.10 示例 246

12.11 性能提示和技巧 251

12.12 小结 251

第13章 同步对象和栅栏 252

13.1 刷新和结束 252

13.2 为什么使用同步对象 253

13.3 创建和删除同步对象 253

13.4 等待和向同步对象发送信号 253

13.5 示例 254

13.6 小结 255

第14章 OpenGL ES 3.0高级编程 256

14.1 逐片段照明 256

14.1.1 使用法线贴图的照明 257

14.1.2 照明着色器 258

14.1.3 照明方程式 260

14.2 环境贴图 261

14.3 使用点精灵的粒子系统 264

14.3.1 粒子系统设置 264

14.3.2 粒子系统顶点着色器 265

14.3.3 粒子系统片段着色器 266

14.4 使用变换反馈的粒子系统 268

14.4.1 粒子系统渲染算法 269

14.4.2 使用变换反馈发射粒子 269

14.4.3 渲染粒子 273

14.5 图像后处理 274

14.5.1 渲染到纹理设置 274

14.5.2 模糊片段着色器 274

14.5.3 眩光 275

14.6 投影纹理 276

14.6.1 投影纹理基础 277

14.6.2 投影纹理所用的矩阵 278

14.6.3 投影聚光灯着色器 278

14.7 使用3D纹理的噪声 281

14.7.1 生成噪声 281

14.7.2 使用噪声 285

14.8 过程纹理 286

14.8.1 过程纹理示例 287

14.8.2 过程纹理的抗锯齿 289

14.8.3 关于过程纹理的延伸阅读 291

14.9 用顶点纹理读取渲染地形 291

14.9.1 生成一个正方形的地形网格 292

14.9.2 在顶点着色器中计算顶点法线并读取高度值 293

14.9.3 大型地形渲染的延伸阅读 294

14.10 使用深度纹理的阴影 294

14.10.1 从光源位置渲染到深度纹理 294

14.10.2 从眼睛位置用深度纹理渲染 297

14.11 小结 299

第15章 状态查询 300

15.1 OpenGL ES 3.0实现字符串查询 300

15.2 查询OpenGL ES实现决定的限制 301

15.3 查询OpenGL ES状态 303

15.4 提示 306

15.5 实体名称查询 307

15.6 不可编程操作控制和查询 307

15.7 着色器和程序状态查询 308

15.8 顶点属性查询 309

15.9 纹理状态查询 310

15.10 采样器查询 310

15.11 异步对象查询 311

15.12 同步对象查询 311

15.13 顶点缓冲区查询 312

15.14 渲染缓冲区和帧缓冲区状态查询 312

15.15 小结 313

第16章 OpenGL ES平台 314

16.1 在包含Visual Studio的Microsoft Windows上构建 314

16.2 在Ubuntu Linux上构建 316

16.3 在Android 4.3+ NDK （C++）上构建 317

16.3.1 先决条件 317

16.3.2 用Android NDK构建示例代码 318

16.4 在Android 4.3+ SDK上构建（Java） 318

16.5 在iOS 7上构建 319

16.5.1 先决条件 319

16.5.2 用Xcode 5构建示例代码 319

16.6 小结 320

附录A GL_HALF_FLOAT 321

附录B 内建函数 325

附录C ES框架API 338

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