現代3D圖形編程學習-基礎簡介(3)-什麼是opengl (譯)

時間 2019-11-12

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現代3D圖形編程學習linux

OpenGL是什麼

在咱們編寫openGL程序以前，咱們首先須要知道什麼是OpenGL。編程

將OpenGL做爲一個API

OpenGL 一般被認爲是應用程序接口（API）。OpenGL API有不一樣編程語言的實現版本。可是，它們最終使用的都是最底層的C語言的接口。windows

在C語言的API中，定義了不少typedefs，#define，以及函數。typedefs用於定義openGL裏面使用到的基本的數據類型，如GLint，GLfloat等。api

複雜的數據結構，如struct，在openGL中沒有直接暴露給用戶，都是隱藏在一系列的API背後。這樣有利於將OpenGL API改寫成非C語言實現的版本。數組

在C++中，若是你想要一個包含整型，浮點型和字符串的類型，你會採起下面的措施實現：數據結構

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

// Create the storage for the object
Object newObject;

// Put data into the object
newObject.count = 5;
newObject.opacity = 0.4f;
newObject.name = "Some String";

在opengl中，採用api的方式實現，以下：架構

// Create the storage for the object
GLuint objectName;
glGenObject(1, &objectName);

// Put data in to the object
glBindObject(GL_MODIFY, objectName);
glObjectParameteri(GL_MODIFY, GL_OBJECT_COUNT, 5);
glObjectParameteri(GL_MODIFY, GL_OBJECT_OPACITY, 0.4f);
glObjectParameteri(GL_MODIFY, GL_OBJECT_NAME, "Some String");

上述的例子中，並非真實的opengl的命令，僅僅用來講明，在opengl中一個對象是怎麼經過api的方式建立以及賦值的。app

opengl本身擁有存儲全部opengl對象的存儲空間。所以，用戶只可以經過引用的方式來訪問對象。幾乎全部的opengl對象都會被綁定到一個非符號整型（GLuint）。對像會被相似於glGen*的函數建立，星號表示的對象的類型。第一個參數表示有多少個對象要被建立，第二個參數用來接受建立的對象的名字。編程語言

大多數對象首先須要被綁定到上下文，纔可以被更改。不少對象能夠被綁定到上下文的不一樣的位置，這就容許一個對象以不一樣的方式被使用。這些不一樣的位置被稱爲「targets」，全部的對象都擁有一個合法的目標列表，有些對象僅有一個目標。在上面的例子中，GL_MODIFY是objectName被綁定到的位置。

GL_OBJECT_*形式命名的枚舉，是這個對象中可以被賦值的屬性。glObjectParameter這類的函數，做用是將對象中的參數綁定到給定的目標上。因爲opengl的api是c語言版本的，對於不一樣類型入參的函數，必須以不一樣函數名分別開來，如glObjectParameteri針對整型入參，glObjectParameterf針對浮點型入參。

須要注意的是，opengl中的對象並非都想示例中這麼簡單，有些改變對想法狀態的函數，也和示例中函數的形式不一樣。那麼，將一個對象綁定到上下文具體是什麼意思呢，在下面會有解答。

opengl的結構

opengl的api被定義爲狀態機。幾乎全部的opengl函數都是設置或是獲取相應的狀態。沒有用來改變對象狀態的惟一一類函數是，利用這些設進去的狀態，來觸發渲染的行爲。

你能夠將這個狀態機設想成一個很大的，帶有不少不一樣屬性的數據結構。這樣的數據結構被稱爲「opengl context」，上下文中的每個屬性都包含了一些用於渲染的必要的信息。

opengl中的對象被定義成上下文中的一系列的屬性，而且能夠被保存和恢復。將一個對象綁定到一個目標，就是將對象中的屬性替換掉上下文對應目標上的屬性。所以在綁定以後，後續的函數將會從上下文中調用到剛剛更新了的內容。

對象一般用GLuint表示，這些整數是連接opengl實際對象的句柄。0是一個特殊的數字，與null指針具備相似的含義。將目標綁定到0,意味着對當前綁定的對象解綁。也就是說，對應的上下文中的內容會恢復到初始狀態，恢復到綁定發生以前的狀態。

opengl上下文相似於：

// Opengl Object Example
struct Values
{
    int iValue1;
    int iValue2;
};

// Opengl Context Example
struct OpenGL_Context
{
    ...
    Values *pMainValues;
    Values *pOtherValues;
    ...
};

OpenGL_Context context;

要建立一個Values對象，你將要調用相似與glGenValues的函數，而後你要將建立的對象綁定到上下文的目標位置，如GL_MAIN_VALUES表示指針context.pMainValues，GL_OTHER_VALUES表示指針context.pOtherValues。你將經過glBindValues分別將對象綁定到對應的目標上。這將會使得上下文中的指針指向你建立的對象。

也有用於設置綁定對象內參數的函數，glValueParam。它將獲取對象的目標位置，也就是上下文中的那個指針。也會獲取一個枚舉用來表示對象中的哪一個值會被改變。如GL_VALUE_ONE來表示iValue1，GL_VALUE_TWO用來表示iValue2。

opengl規範

從技術上來講，opengl並非api，而是一個規範。一個文檔。c api僅僅是對這個規範的一種實現。這個規範定義了opengl初始狀態，每個函數對於改變狀態和獲取狀態可以作些什麼，當你調用渲染函數的時候，哪些會發生。

這個規範是OpenGL架構審查委員會書寫的。這個機構的表明有Apple，NVIDIA和AMD等。這個委員會是Khronos Group的一部分。

這個規範是很是複雜的技術文檔。可是，其中的部份內容是很容易理解的。若是你嘗試去讀這個文檔，你會發現這個文檔注重對結果的描述，而不是具體實現。也就是說，若是硬件的一部分以不一樣的實現方式提供了相同的結果，用戶是沒法分別出來的。

opengl的實現 儘管opengl ARB控制了opengl的規範，可是它並無控制代碼自己。opengl並不能經過軟件中心進行下載。它的實現徹底取決於硬件開發商，根據opengl規範，進行實現。

針對不一樣的操做系統，都有不一樣的人員來控制opengl的實現。針對windows操做系統，opengl的實現是受硬件開發商本身控制的。在Mac OSX操做系統，opengl的實現是受apple公司控制的，他們決定提供給用戶opengl的哪一個版本，以及哪些擴展。而，針對linux系統，事情就變得有點複雜了。

簡單的講，若是你寫的程序超出了規範中約定的行爲，這個就是你的opengl實現商的問題了（假設你的代碼中並無bug）。在windows系統，他們的opengl實現是附帶在不一樣的圖形硬件驅動中的。所以，假如遇到了他們實現版本的問題，一般能夠採用升級驅動的方法，也許這個問題已經在最新的驅動中解決了。

opengl版本 目前已經有了不少不一樣版本的opengl規範。opengl的版本並不像大多數一般會改變大多數api的direct3d版本。在一個opengl版本中可以運行的代碼，基本能夠在更新的版本中運行。

惟一須要注意的是，正確處理opengl3.0和以上的版本，和3.0以前的版本之間的關係。在3.0版本的時候，讓不少舊接口過期了。在3.1版本的時候將這些過期的接口中的大部分都刪除了。同時將規範分解成了兩個變種，核心的和兼容的。兼容的部分包含了3.1版本刪除的全部舊的函數，然而在覈心的部分並無這麼作。理論上，opengl規範僅僅須要核心的部分，可是這會讓不少原來以來於老接口函數的功能沒法正常工做。

做爲一個實際問題，這些都不重要。沒有一個opengl驅動開發者會僅僅實現核心的部分。所以，opengl徹底是向下兼容的。