OpenGL学习_00_初识OpenGL

 

以下内容摘自《OpenGL编程指南第九版》

笔者开发环境：macOS 10.14

一、什么是OpenGL？

1. 概述

书上说，OpenGL是一种应用程序编程接口（API），它是一种可以对图形硬件设备特性进行访问的软件库。OpenGL的4.5版本已经包含了超过500个不同的命令，可以用于设置所需的对象、图形和操作，一遍开发交互式的三维计算机图形应用程序。

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。事实上，我们需要通过应用程序所运行的`窗口系统`提供的接口来执行这类操作。与此类似，OpenGL也没有提供任何用于表达三维物体模型、或者读取图像文件的操作。我们需要通过一系列的几何图元，包括点、线、三角形以及面片来创建三维空间的物体。

2. 一个OpenGL程序需要执行的主要操作

一个用来渲染图像的OpenGL程序需要执行的主要操作有以下几点：

1. 从OpenGL的几何图元中设置数据，用于构建形状。

2. 使用不同的着色器（shader）对输入的图元数据执行计算操作，判断它们的位置、颜色以及其它渲染属性。

3. 将输入的图元的数学描述转换成与屏幕位置相对应的像素片元（fragment），即光栅化操作。（OpenGL中的片元若最终渲染为图像，那么它就是像素）。

4. 其它对片元的操作（非必须）。例如判断片元是否可见，或者将片元的颜色与当前屏幕位置的颜色进行融合等。

3. OpenGL的工作模式

OpenGL是使用CS模型（客户端-服务端）的形式实现的，我们编写的OpenGL程序可以看做是客户端，而显卡硬件供应商提供的OpenGL实现可以看做是服务端。客户端负责提交OpenGL命令，这些OpenGL命令被转换成窗口系统相关的协议，通过共享网络传输到服务端，服务端最终执行并产生图像内容。

4. OpenGL程序的基本结构

虽然我们可以用OpenGL做很多事情，导致很多时候OpenGL程序可能会被写得很庞大和复杂，但是，所有OpenGL程序的基本结构通常都是类似的，可概括为以下两个部分：

1. 初始化物体渲染所对应的状态

2. 设置需要渲染的物体

二、专有名词解释

1. 渲染

表示计算机从模型创建最终图像的过程。OpenGL只是其中一种渲染系统。

2. 模型（场景对象）

指通过几何图元（例如点、线和三角形）来构建的

3. 着色器

指图形硬件设备所执行的一类特殊函数。即专为图形处理单元（即GPU）编译的一种小型程序。

1. 定点着色器：用于处理定点数据

2. 片元着色器：用于处理光栅化后的片元数据

4. 像素

像素是显示器上最小的可见单元。计算机系统将所有的像素保存到帧缓存（framebuffer）当中，framebuffer是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。

 

三、OpenGL第三方支持库

1. GLFW：

一个跨平台的OpenGL应用程序框架，GLFW可以使得OpenGL程序的创建过程变得简单，只需四步：

1. 初始化GLFW库
2. 创建一个GLFW窗口以及OpenGL环境
3. 渲染你的场景
4. 将输出结果呈现给用户

2. GLEW：

GLEW是一个基于OpenGL图形接口的跨平台C++扩展库。GLEW能自动识别当前平台所支持的全部OpenGL高级扩展函数，只要包含glew.h头文件，就能使用 gl，glu，glext，wql，glx的全部函数。