【OpenGL】 第一篇 OpenGL概览

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从现在开始，认真学习OpenGL的相关知识，把读过的每一章都做记录，希望能坚持到最后。

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我从大家所熟知的”OpenGL红宝书“，即OpenGL编程指南第八版开始入手，该书已经结合了OpenGL4.3的新特性。

因为是看的是中文翻译版本，我打算和英文原版一起看，有时候确实是必须的，因为看英文更接近本质。

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坚持每一篇都写个例子，印象会更加深刻。好了，不说废话，开始了。

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【OpenGL背景】

OpenGL发展到现在，已经超过了20年的时间。作为一个成熟而久负盛名的跨平台的计算机图形应用程序接口规范，

它已经被广泛应用于游戏，影视，军事，航空航天，地理，医学，机械设计，以及各类科学数据可视化的领域。

另外，随着网络以及移动平台的崛起，WebGL以及OpenGL ES的标准也逐渐深入人心，这两者同OpenGL有着千丝万缕的联系。

OpenGL几乎支持所有现有的主流操作系统平台，包括Windows、Mac OS X以及各种UNIX平台。同时也可以用于几乎所有

主流的编程语言包括C/C++、Java、C#、VB、Python、Perl等。可以说OpenGL无处不在。而目前流行的游戏引擎cocos2d-x

底层的渲染即是采用了OpenGL技术，要理解以及修改引擎架构，就不可避免的要接触OpenGL，这也是我学习的一个方向。

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【什么是OpenGL】

OpenGL即Open Graphics Library，开放图形库。

OpenGL是图形硬件的一种软件接口（The OpenGL graphics system is a software interface to graphics hardware.），

即可以对图形硬件设备特性进行访问的软件库，方便我们开发交互式的三维计算机图形应用程序。

OpenGL被设计为与硬件无关的接口，因此它是跨平台的。那么我们就可以在不考虑操作系统的前提下，实现我们的OpenGL接口。

OpenGL自身并不包含任何执行窗口任务或者处理用户输入的函数，不过没关系，我们将会用到一个第三方跨平台的库

GLUT（OpenGL Utility Toolkit）来帮助我们处理这些窗口事件，关于它的内容接下来会介绍。

另外，OpenGL也没有提供任何用于表达三维物体模型（models of three-dimensional objects），

或者读取图像文件（例如JPEG文件）的操作。

取而代之，我们需要通过一系列的几何图元（包括点、线、三角形以及Patch）来创建三维空间的物体。

OpenGL是采用客户端-服务端的形式实现的，我们自己所编写的应用程序可以当做客户端，而计算机图形硬件厂商所

提供的OpenGL实现可以看做是服务端。（OpenGL is implemented as a client-server system,with the application

you write being considered the client, and the OpenGL implementation provided by the manufacturer

of your computer graphics hardware being the server.）

OpenGL 是基于光栅化的系统（rasterization-based system），用于生成图像。但还有其他方法例如光线追踪

（ray tracing），但有可能也需要用到OpenGL来显示图像。

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【OpenGL程序渲染图像主要的操作】

1、为构建形状（Shape）指明（Specify）来自OpenGL的几何图元的数据。

2、使用不同的着色器（Shapes）对输入的图元数据执行计算操作，由此来判断它们的位置、颜色、以及其他渲染属性。

3、将输入图元的数学描述转换为在屏幕位置上相对应的片段（fragments）。这个过程称之为光栅化（Rasterization）。

4、最后，为每个经过光栅化阶段的片段执行片段着色器（fragment shader），该操作决定了片段的最终颜色以及位置。

5、有时可能需要对每个片段(per-fragment)执行一些额外的操作。

例如判断片段产生的对象是否可见，或者将片段的颜色和当前屏幕位置的颜色相融合。

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【理解常用的图形学名词】

渲染（Rendering）：表示计算机从模型创建最终图像的过程。

模型（Model）：或者又称为对象，是通过几何图元（geometric primitives）例如点（points）、线（lines）

和三角形（triangles）来构建的。而这些几何图元是通过顶点（vertices）来指明的。

着色器（Shaders）：它是图形硬件设备所执行的一类特殊函数。

理解着色器的最好方法是把它看做专门为图形处理单元（GPU）编译的一种小型程序。

OpenGL在其内部包含了所有的编译器工具，可以直接从着色器代码创建GPU执行所需代码。

在OpenGL中，会用到四种不同的着色阶段（shader stages）。最常用的包括顶点着色器（vertex shaders）和

片段着色器（fragment shaders）。前者用于处理顶点数据（vertex data），后者用于处理光栅化后的片段数据。

像素（pixel）：指的是显示器上最小的可视单元。在计算机系统中存储于帧缓存中。

帧缓存（framebuffer）：由图形硬件设备管理的一块独立内存区域，可以直接映射到最终的显示设备上。

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【关于GLUT以及GLEW】 

你可能会经常在OpenGL程序代码中看到以glut开头的函数，他们来自第三方库OpenGL Utility Toolkit，就是我们所说的GLUT。

这是一个非常流行的跨平台工具库（cross-platform），可以用来显示窗口、管理用户输入，以及执行其他操作。

另外Freeglut是原始OpenGL库的一个新变种。

你也可能会看到类似glewInit()这样的函数，它来源于OpenGL Extension Wrangler，也就是GLEW。

官网关于它的介绍如下：

The OpenGL Extension Wrangler Library (GLEW) is a cross-platform open-source C/C++ extension loading library.

GLEW provides efficient run-time mechanisms for determining which OpenGL extensions are supported on the target platform.

正如上文所说的，GLEW是一个跨平台的C++扩展库，基于OpenGL图形接口。GLEW能自动识别你的平台所支持的全部OpenGL高级扩展涵数。

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看了又写了这么多字，想必都有点迷糊了。

接下来就应该写写Hello OpenGL了。

2015.06.29

广州