OpenGL 知识二

OpenGL综述

September 14, 2014

学习OpenGL是学习计算机图形学的一个工具，因为计算机上图形的显示要依靠底层的软件和硬件，学习图形学除了学习基本的概念，线，曲面，图形生成，变换，渲染这些，做三维的图形图像显示时，从操作系统和驱动这一底层设计起显然费时不切实际，所以我们需要一套高级的图形接口。

我们可以认为 Opengl 就是这样的一个 API，OpenGL 有多种语言绑定，但是最终地最底层是一个 C 语言的 API接口。这组 API由一些 typedef,#define 和enumerator 值和函数（function）组成，typedef 定义了 GL 的基本类型，如 GLint，GLfloat。但是复杂的类型如结构没有直接在 OpenGL 显示出来。

在 C++中，如果一个对象包括一个整数，一个浮点数和一个字符串时，一般你会这样创建并读取它们：

struct Object{
    int count;
    float opacity;
    char *name
};

Object newObject;

newObject.count = 5;
newObject.opacity = 0.4f;
newObject.name = "some string";

在 OpenGL 中，一般你会这样用 API：

GLuint objectName;
glGenObject(1, &objectName);

glBindObject(GL_MODIFY, objectName);
glObjectParameteri(GL_MODIFY, GL_OBJECT_COUNT, 5);
glObjectParameterf(GL_MODIFY, GL_OBJECT_OPACITY, 0.4f);
glObjectParameters(GL_MODIFY, GL_OBJECT_NAME, "Some String");

注：以上只是一个例子说明API 的接口对象有什么不同，不是真实的 OpenGL 函数。

OpenGL 规范

从技术的意义上来说，OpenGL 不是一个 API，而是一种规范，一个文件。我们所说的 C API 只是它的一个实现。规范定义了 OpenGL 的初始状态，什么样的函数不改变他的状态，调用渲染的函数时会发生什么这些。

这个规范是 OpenGL Architectural Review Board（ARB）写的，这个组织由 Apple,Nvidia,AMD(ATI part)等公司的人员组成，这个组织，也是 Khronos Group 的一部分。这个是复杂而且十分技术性的，当然你也可以去阅读他，需要注意的是，这个规范只规定了结果，而不是实现过程，是面对用户来说的，不论硬件的供应商如何实现 OpenGL，用户应该不能分辨出不同。所以说，尽管 ARB 组织管理着 OpenGL 规范，但不控制 OpenGL 的代码，在一个硬件上如何用代码实现是由供应商的开发者决定的。OpenGL 在不同的操作系统上实现也不相同，在 Windows 上，这些实现是由硬件制造商实际控制的，但在 Mac OSX 上大部分由 Apple实现，硬件供应商开发内部的驱动，Linux 上则更为复杂。。。（如 Mesa 3D 就是 OpenGL 的开源软件实现）总的来说，OpenGL 实现由软件操作系统和硬件制造商共同协商实现。

OpenGL 版本

OpenGl 的实现有很多版本(最新的是4.4），我们不需要对所有版本都熟悉，应该从尽可能新的版本学起。OpenGL 的版本不像 Direct3D 版本，会更改大部分 API，OpenGL 大多向下兼容，但是到了 OpenGL 3.0以后，随着图形卡的架构发展，OpenGL的结构也发生了很大改变（可编程着色器），v3.1后移除了很大一部分函数，去除了大部分固定管线的内容，所以如果再有书上或教程上从固定管线讲起，那么它一定是过时的了。所以现在的 OpenGl分为两个部分（或者称为 profiles）：core 和 compatibility，compatibility 部分仍让向后兼容。

OpenGL Framework

OpenGL 是比较底层的 API，有利于我们学习计算机图形学，但是利用这些接口做出可与操作系统交互的程序，或者简化我们编程时的工作量，我们需要一些框架工具，当然以 OpenGL 为核心的框架很多，都包括基本的和不同的操作系统窗口交互，创建上下文，加载 OpenGL 函数直至面向对象的框架。这些可以称为 OpenGL 的 SDK ，其中包括了很多的 Framework，详细资料可以查看 OpenGL 的官方网站。这些可以由简单或由底层到面向对象几个层次。

1. OpenGL 初始化工具：建立 OpenGL 上下文经常需要平台相关的一些代码去创建窗口，然后加载 OpenGL 函数，这些工具大大简化了这些过程，并提供跨平台的解决方案
2. 上下文/窗口工具

simple window	“multimedia library”	widget toolkits
freeglut	Allegro version 5	FLTK
GLFW	SDL	Qt
GLUT	SFML	wxWigets

• OpenGL 加载函数

GlEW和 gl3w（主要集中与 OpenGL3/4 Core )

1. 实用工具：不非常依赖 OpenGL，但是在开发 OpenGL 工具时十分有用。

• 图像和纹理库
  DevIL
  FreeImage
  SOIL
  GLI
  glraw

• 数学库

GLM 和 TVMet

1. 利用 OpenGL 开发的面向程序接口或者引擎，便于3D 图形绘制。

Open Inventor，Oger3D，ClanLib 等。

在初学 OpenGL 时，一般我们会用到 freeglut（相对简单）、GLFW、GLEW 这几个框架，配合 QT 开发图形界面，或者用 SDL 做一些简单的应用

很多书上都把 OpenGL 的 API 接口定义为一种状态机模型，（不过我在比较新的 OpenGL 编程模型学习中觉得这一个观点已经过时了，但是这一句话估计在有关 OpenGL 的书上很常见，而且 OpenGL 又是向后兼容了，称为状态机模型不能说错）。所以会经常见到 OpenGL context（上下文）这一术语，context 不能简单地概括，从以后的学习我们可以了解。

原文链接：http://foryo24.farbox.com/post/opengl