簡介
OpenGL的高效實現(利用了圖形加速硬體)存在於
Windows,部分
UNIX平台和
Mac OS。這些實現一般由顯示設備廠商提供,而且非常依賴於該廠商提供的硬體。
開放原始碼庫
Mesa是一個純基於軟體的圖形API,它的代碼兼容於OpenGL。但是,由於許可證的原因,它只聲稱是一個“非常相似”的API。
設計
圖形管線
OpenGL規範描述了繪製2D和3D圖形的抽象
API。儘管這些API可以完全通過軟體實現,但它是為大部分或者全部使用
硬體加速而設計的。
OpenGL的API定義了若干可被客戶端程式調用的
函式,以及一些具名
整型常量(例如,常量GL_TEXTURE_2D對應的
十進制整數為3553)。雖然這些函式的定義表面上類似於C程式語言,但它們是語言獨立的。因此,OpenGL有許多語言綁定,值得一提的包括:
JavaScript綁定的
WebGL(基於OpenGL ES 2.0在Web
瀏覽器中的進行3D渲染的API);C綁定的WGL、GLX和CGL;
iOS提供的C綁定;
Android提供的
Java和C綁定。
OpenGL不僅語言無關,而且平台無關。規範隻字未提獲得和管理OpenGL上下文相關的內容,而是將這些作為細節交給底層的
視窗系統。出於同樣的原因,OpenGL純粹專注於渲染,而不提供輸入、音頻以及視窗相關的API。
OpenGL是一個不斷進化的API。新版OpenGL規範會定期由Khronos Group發布,新版本通過擴展API來支持各種新功能。每個版本的細節由Khronos Group的成員一致決定,包括
顯示卡廠商、
作業系統設計人員以及類似
Mozilla和
谷歌的一般性技術公司。
除了核心API要求的功能之外,
GPU供應商可以通過擴展的形式提供額外功能。擴展可能會引入新功能和新常量,並且可能放鬆或取消現有的OpenGL函式的限制。然後一個擴展就分成兩部分發布:包含擴展函式原型的頭檔案和作為廠商的
設備驅動。供應商使用擴展公開自定義的API而無需獲得其他供應商或Khronos Group的支持,這大大增加了OpenGL的靈活性。OpenGL Registry負責所有擴展的收集和定義。
每個擴展都與一個簡短的標識符關係,該標識符基於開發公司的名稱。例如,
英偉達(nVidia)的標識符是
NV。如果多個供應商同意使用相同的API來實現相同的功能,那么就用EXT標誌符。這種情況更進一步,Khronos Group的架構評審委員(Architecture Review Board,ARB)正式批准該擴展,那么這就被稱為一個“標準擴展”,標識符使用ARB。第一個ARB擴展是GL_ARB_multitexture。
OpenGL每個新版本中引入的功能,特別是ARB和EXT類型的擴展,通常由數個被廣泛實現的擴展功能組合而成。
文檔
OpenGL普及的部分原因是其高質量的官方檔案。OpenGL架構評審委員會隨規範一同發布了一系列包含API變化更新的手冊。這些手冊因其封面顏色而眾所周知。
Dave Shreiner, Graham Sellers, John M. Kessenich and Bill M. Licea-Kane. 2013.OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 4.3(8th Edition). Addison-Wesley Professional.ISBN 978-0321773036.
Randi J. Rost, Bill M. Licea-Kane, Dan Ginsburg, John M. Kessenich, Barthold Lichtenbelt, Hugh Malan and Mike Weiblen. 2009.OpenGL Shading Language (3rd Edition). Addison-Wesley Professional.ISBN 978-0321637635
相關程式庫
早期的 OpenGL 版本會一同發布配套的
GLU庫,提供一些同時代硬體尚不支持的簡單功能。GLU 最後一次更新規格要求是在 1998 年,對已棄用的 OpenGL 特性有依賴。
還有幾個庫也創建在OpenGL之上,提供了OpenGL本身沒有的功能:
當開發者需要使用最新的OpenGL擴展時,他們往往需要使用
GLEW庫或者是
GLEE庫提供的功能,可以在程式的運行期判斷當前硬體是否支持相關的擴展,防止程式崩潰甚至造成硬體損壞。這類庫利用動態載入技術(dlsym、GetProcAddress等函式)搜尋各種擴展的信息。
上下文與視窗包
OpenGL 上下文(英語:OpenGL context)的創建過程相當複雜,在不同的
作業系統上也需要不同的做法。因此很多遊戲開發和用戶界面庫都提供了自動創建 OpenGL 上下文的功能,其中包括
SDL、
Allegro、SFML、
FLTK、
Qt等。也有一些庫是專門用來創建 OpenGL 視窗的,其中最早的便是
GLUT,後被
freeglut取代,比較新的也有GLFW可以使用。
支持創建 OpenGL 視窗的還有一些“多媒體庫”,同時還支持輸入、聲音等類似遊戲的程式所需要的功能:
視窗包
Qt——跨平台 C++ 視窗組件庫,提供了許多 OpenGL 輔助對象,抽象掉了桌面版 OpenGL 與 OpenGL ES 之間的區別
歷史
1980年代,開發可以用在各種各樣圖形硬體上的軟體是個真正的挑戰。通常,軟體開發人員為每種硬體編寫自定義的接口和驅動程式。但這非常昂貴並會導致大量工作的重複。
20世紀90年代初,
SGI成為
工作站3D圖形領域的領導者。其
IRISGL的API被認為是最先進的科技並成為事實上的行業標準,而基於開放標準的
PHIGS則相形見絀。IRIS GL更容易使用,而且還支持即時模式的
渲染。相比之下,PHIGS難於使用並且功能老舊。
SGI的競爭對手(包括
Sun、
惠普和
IBM)通過擴展PHIGS標準也能將3D硬體投入
市場。這反過來導致SGI市場份額的削弱,因為有越來越多的3D圖形硬體供應商進入市場。為攻占市場,SGI決定把IRIS GL API轉變為一項開放標準,即OpenGL。
然而,SGI擁有大量的軟體客戶,對他們來說從IRIS GL遷移到OpenGL將需要巨額投資。此外,IRIS GL的應用程式接口擁有與3D圖形不相關的函式。例如,它包括視窗、鍵盤和滑鼠的API,部分原因是由於它是在
X Window系統和Sun公司的NeWS系統之前開發的。而且,IRIS GL庫由於授權和
專利問題並不適合開放。上述種種因素要求SGI繼續支持先進和專有的IRIS Inventor和IRIS Performer應用程式接口。
IRIS GL的限制之一是只能訪問由底層硬體支持的功能。如果圖形硬體不支持一項功能,那么該應用程式將不能使用它。OpenGL通過為硬體不具備的功能提供軟體支持克服了此問題,這就允許應用程式在相對較弱的系統中使用先進的圖形技術。OpenGL標準化了訪問硬體的方式:硬體接口程式的開發(有時也稱為設備驅動程式)交由硬體製造商,而視窗功能委託給底層作業系統。讓大量不同種類的圖形硬體講同一種語言影響深遠,它為軟體開發者進行3D軟體發展提供了更高層次的平台。
1992年,SGI公司領導了OpenGL架構審查委員會(OpenGL ARB)的創建。該委員會由若干公司組成,負責未來OpenGL規範的維護和擴展。
微軟在1995年發布
Direct3D,Direct 3D最終成為OpenGL的主要競爭對手。1997年12月17日,微軟和SGI發起華氏溫標項目,旨在統一OpenGL和Direct3D的接口。1998年,惠普加入。後來,由於SGI的財政限制、微軟的戰略以及缺乏行業普遍支持,項目1999年遭棄。
2006年7月,OpenGL架構評審委員會投票決定將OpenGL API標準的控制權交給Khronos Group。
綁定
高級功能
OpenGL被設計為只有輸出的,所以它只提供
渲染功能。核心
API沒有
視窗系統、音頻、
列印、鍵盤/滑鼠或其他
輸入設備的概念。雖然這一開始看起來像是一種限制,但它允許進行
渲染的代碼完全獨立於他運行的
作業系統,允許跨平台開發。然而,有些集成於原生視窗系統的東西需要允許和宿主系統互動。這通過下列附加API實現:
另外,
GLUT庫能夠以可移植的方式提供基本的視窗功能。
版本
OpenGL進化自(而且風格很相似)SGI的早期3D接口IRIS GL。IRIS GL的一個限制是它只能訪問底層硬體提供的特性。如果圖形硬體不支持例如
紋理映射這樣的功能,那么應用程式就不能使用它。OpenGL通過在軟體上對硬體不支持的特性提供支持的方法克服了這個問題,允許應用程式在相對低配置的系統上使用高級的圖形特性。
Fahrenheit項目是Microsoft和SGI之間的聯合行動,為了統一OpenGL和Direct3D接口的目的。它一開始提出了一些把規則帶給互動3D計算機圖形API世界的承諾,但因為SGI的財政限制,這個項目後來被放棄了。
2002年微軟的DirectX 9提出了全新的Shader繪圖功能以及高端著色語言(
HLSL),OpenGL霸主地位開始被瓦解。這使得3DLabs了解到必須開發全新的OpenGL 2.0版本,但僅加入支持
GLSL的功能。2006年Khronos接手OpenGL,立刻著手發展Longs Peak與Mount Evans。2008年推出OpenGL 3,但評價普遍不高。
2010年3月10日, OpenGL同時推出了3.3和4.0版本,同年7月26日又發布了4.1版本。2011年8月8日發布4.2版本。2013年發布4.3版。
參見