OpenGL(一): 简介

2019-03-06 本文已影响2人慕_風

OpenGL：通常被认为是一个包含了一系列可以操作图形、图像的函数API。然后，其本身并不是一个API，它仅仅是一个由Khronos组织制定并维护的规范。

早期的OpenGL使用立即渲染模式（固定渲染管线），这个模式下绘制图形很方便。该模式容易使用和理解，但是效率太低。开发者迫切希望能有更多的灵活性，故从OpenGL3.2开始，规范开始废弃立即渲染模式，并鼓励开发者在核心模式下进行开发。

OpenGL能用来开发跨平台的渲染引擎，在Android、OSX、iOS、Windows、PS等平台均可使用。

OpenGL只能做渲染，DirectX除了渲染以外还有其他功能，比如DirectX里面包含d3dxmath可以用来做3D数学运算；DirectX包含的外部设备接口模块可以用来接收外部设备的输入。
OpenGL只是一个定义了一些接口的标准，只要实现了这些接口，就算是实现了OpenGL，DirectX则只有微软自己实现的那一部分代码，所有人都只能使用微软提供的代码。
OpenGL可以跨平台，几乎所有平台都支持OpenGL，而DirectX则只有微软自己的Xbox和windows支持。
性能方面，OpenGL逊色于DirectX。

OpenGL的一大特性就是对扩展的支持。当一个显卡公司提出一个新特性或者渲染上的大优化，通常会以扩展的方式在驱动中实现。

OpenGL自身是一个巨大的状态机（State Machine）：一系列的变量描述OpenGL此刻应当如何运行。OpenGL的状态通常被称为OpenGL上下文（Context）。通常使用如下途径去更改OpenGL状态：设置选项，操作缓冲，然后我们使用当前OpenGL上下文来渲染。

我们使用状态设置函数（State-changing Function）来改变上下文，使用状态使用函数（State-using Function）根据当前OpenGL的状态执行一些操作。

OpenGL库是由C语言写的，同时也支持多种语言的派生，但其内核仍是一个C库。为了适应现代编程语言的开发，OpenGL开发的时候引入了一些抽象层。“对象”就是其中之一。

在OpenGL中，一个对象是指一些选项的集合。它代表OpenGL状态的一个子集。例如，我们可以用一个对象来表示绘图窗口的设置，之后我们就可以设置它的大小、支持的颜色位数等。也可以把对象看做一个C风格的结构体（Struct）:

struct object_name {
    float  option1;
    int    option2;
    char[] name;
};

使用对象又一些好处。在程序中，我们可以定义多个对象，并设置他们的选项，每个对象都可以是不同的设置。我们在执行一个使用OpenGL状态的操作的时候，只需要绑定含有需要的设置的对象即可。

比如，我们有一些作为3D模型数据（一栋房子）的容器对象。在我们想绘制其中任何一个模型的时候，只需要绑定一个包含对应模型数据的对象就可以了。

在我们画出出色的效果之前，首先要做的就是创建一个OpenGL上下文（Context）和一个用于显示的窗口。如同我们要绘制一副漂亮的油画，先要准备好画板和画纸一样。

然而，创建上下文和窗口在每个系统上都是不一样的，OpenGL有目的地将这些操作抽象出去。所以我们需要自己处理创建窗口，定义OpenGL上下文以及处理用户输入。

幸运的是，有一些非常好的库已经为我们提供了所需的功能，避免了我们重复造轮子。比较流行的几个库有GLUT、SDL、SFML、GLFW。下面我们使用GLFW库来完成这一系列操作。

GLFW是一个专门针对OpenGL的C语言库。它提供了一些渲染物体所需的最低限度的接口，它允许用户创建OpenGL上下文，定义窗口参数以及处理用户输入。

由于OpenGL只是一个标准/规范，具体的实现都是由驱动开发商针对特定显卡实现的。所以OpenGL驱动版本众多，大多数函数的位置都无法在编译时确定下来，需要在运行时查询。GLAD库能帮开发者解决了这个繁琐的问题。

使用CLAD在线服务可以快速配置好GLAD，大家可以按照自己的实际情况自行配置。

OpenGL的简单介绍和需要使用的开发库就先介绍到这里。下章介绍Mac下OpenGL开发环境的搭建。