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OpenGL 可编程管线编程概述

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用户5908113
发布2019-12-23 18:17:22
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发布2019-12-23 18:17:22
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文章被收录于专栏:Pou光明Pou光明

一直想学OpenGL,最近看了一点儿,昨天用Qt5.12重新实现了NeHe的OpenGl教程的第一篇。之后后台有小伙伴留言,建议我用OpenGL的现代化编程版本来做,即可编程管线而非NeHe版本的固定管线。我听了之后又查了一些资料,觉得老铁的建议非常不错,于是我直接转战Qt5.12 + OpenGL 3.x以上GLSL可编程管线了。为了让我写的这些文章变成一个系列,所以决定先写个概述。

网上有一个兄弟用的是用Qt5.8版本改的,到现在我决定用Qt5.12再改一个。我自己也是才接触OpenGL,所以会在写的过程中加上自己的一些学习过程,希望能对初学者有一点儿帮助,那就太好了。最后,由于是是初学者,有错误的地方还望大家不吝赐教啊。

原文链接:

https://learnopenglcn.github.io/01%20Getting%20started/01%20OpenGL/

1. OPenGL是什么

一般它被认为是一个API(Application Programming Interface, 应用程序编程接口),包含了一系列可以操作图形、图像的函数。然而,OpenGL本身并不是一个API,它仅仅是一个由Khrons组织制定并维护的规范(Specification)。

OpenGL规范严格规定了每个函数该如何执行,以及它们的输出值。至于内部具体每个函数是如何实现(Implement)的,将由OpenGL库的开发者自行决定(译注:这里开发者是指编写OpenGL库的人)。因为OpenGL规范并没有规定实现的细节,具体的OpenGL库允许使用不同的实现,只要其功能和结果与规范相匹配(亦即,作为用户不会感受到功能上的差异)。

2. 核心模式(可编程管线)与立即渲染模式

早期的OpenGL使用立即渲染模式(Immediate mode,也就是固定渲染管线),这个模式下绘制图形很方便。OpenGL的大多数功能都被库隐藏起来,开发者很少能控制OpenGL如何进行计算的自由。而开发者迫切希望能有更多的灵活性。随着时间推移,规范越来越灵活,开发者对绘图细节有了更多的掌控。立即渲染模式确实容易使用和理解,但是效率太低。因此从OpenGL3.2开始,规范文档开始废弃立即渲染模式,并鼓励开发者在OpenGL的核心模式(Core-profile)下进行开发,这个分支的规范完全移除了旧的特性。

当使用OpenGL的核心模式时,OpenGL迫使我们使用现代的函数。当我们试图使用一个已废弃的函数时,OpenGL会抛出一个错误并终止绘图。现代函数的优势是更高的灵活性和效率,然而也更难于学习。立即渲染模式从OpenGL实际运作中抽象掉了很多细节,因此它在易于学习的同时,也很难让人去把握OpenGL具体是如何运作的。现代函数要求使用者真正理解OpenGL和图形编程,它有一些难度,然而提供了更多的灵活性,更高的效率,更重要的是可以更深入的理解图形编程。

3. 状态机

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)。我们通常使用如下途径去更改OpenGL状态:设置选项,操作缓冲。最后,我们使用当前OpenGL上下文来渲染。

假设当我们想告诉OpenGL去画线段而不是三角形的时候,我们通过改变一些上下文变量来改变OpenGL状态,从而告诉OpenGL如何去绘图。一旦我们改变了OpenGL的状态为绘制线段,下一个绘制命令就会画出线段而不是三角形。

当使用OpenGL的时候,我们会遇到一些状态设置函数(State-changing Function),这类函数将会改变上下文。以及状态使用函数(State-using Function),这类函数会根据当前OpenGL的状态执行一些操作。只要你记住OpenGL本质上是个大状态机,就能更容易理解它的大部分特性。

4. 对象(Object)

OpenGL库是用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。由于C的一些语言结构不易被翻译到其它的高级语言,因此OpenGL开发的时候引入了一些抽象层。“对象(Object)”就是其中一个。

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。比如,我们可以用一个对象来代表绘图窗口的设置,之后我们就可以设置它的大小、支持的颜色位数等等。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;

};

当我们使用一个对象时,通常看起来像如下一样(把OpenGL上下文看作一个大的结构体):

// OpenGL的状态

struct OpenGL_Context {

...

object* object_Window_Target;

...

};

// 创建对象

unsigned int objectId = 0;

glGenObject(1, &objectId);

// 绑定对象至上下文

glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, objectId);

// 设置当前绑定到 GL_WINDOW_TARGET 的对象的一些选项 glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_WIDTH, 800); glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_HEIGHT, 600);

// 将上下文对象设回默认

glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0);

这一小段代码展现了你以后使用OpenGL时常见的工作流。我们首先创建一个对象,然后用一个id保存它的引用(实际数据被储存在后台)。然后我们将对象绑定至上下文的目标位置(例子中窗口对象目标的位置被定义成GL_WINDOW_TARGET)。接下来我们设置窗口的选项。最后我们将目标位置的对象id设回0,解绑这个对象。设置的选项将被保存在objectId所引用的对象中,一旦我们重新绑定这个对象到GL_WINDOW_TARGET位置,这些选项就会重新生效。

使用对象的一个好处是在程序中,我们不止可以定义一个对象,并设置它们的选项,每个对象都可以是不同的设置。在我们执行一个使用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。比如说我们有一些作为3D模型数据(一栋房子或一个人物)的容器对象,在我们想绘制其中任何一个模型的时候,只需绑定一个包含对应模型数据的对象就可以了(当然,我们需要先创建并设置对象的选项)。拥有数个这样的对象允许我们指定多个模型,在想画其中任何一个的时候,直接将对应的对象绑定上去,便不需要再重复设置选项了。

5. 小结

不知道大家有没有看懂,反正我是没看懂!!! 哈哈哈哈~

学不可以已!

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原始发表:2019-12-19,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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