【OpenGL】计算机图形学OpenGL基础

前面几节是跟着B站视频学习的OpenGL基础操作，算是熟悉了一下环境，下面进入学习opengl中文教程网站，开始真正进入OpenGL的大门。

下面开始学习计算机图形编程，收获自己做出很酷的东西的喜悦。

文章目录

前置知识
OpenGL基础
- 立即渲染模式与核心模式
- 扩展
- 状态机
- 对象
OpenGL函数库

前置知识

由于OpenGL是一个图形API，并不是一个独立的平台，它需要一个编程语言来工作，在这里我们使用的是C++。并不需要你是一个C++专家，但至少能写出比一个“Hello World”复杂的程序。

除此之外，我们也将用到一些数学知识（线性代数、几何、三角学），但大部分的功能甚至都不需要你理解这些数学知识，只要你会使用就行。（数学与程序设计的关系）

OpenGL基础

OpenGL一般被认为是一个API，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Khronos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（实际的OpenGL库的开发者通常是显卡的生产商）。

立即渲染模式与核心模式

早期的OpenGL使用立即渲染模式（Immediate mode），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，开发者很少有控制OpenGL如何进行计算的自由。在这种情况下，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。

当使用OpenGL的核心模式时，OpenGL迫使我们使用现代的函数。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。

扩展

OpenGL的一大特性就是对扩展(Extension)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。

使用扩展的代码大多看上去如下：

if(GL_ARB_extension_name)
{// 使用硬件支持的全新的现代特性
}
else
{// 不支持此扩展: 用旧的方式去做
}

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。

对象

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;
};

OpenGL函数库

OpenGL相关的函数库有核心库（gl），实用库（glu），辅助库（aux）、实用工具库（glut），窗口库（glx、agl、wgl）和扩展函数库等。gl是核心，glu是对gl的部分封装。glx、agl、wgl 是针对不同窗口系统的函数。glut是为跨平台的OpenGL程序的工具包。扩展函数库是硬件厂商为实现硬件更新利用OpenGL的扩展机制开发的函数。

窗口管理

freeglut
GLUT：glut或者freegult主要是OpenGL 1.0的基本函数功能，前面几节主要用的这个库。
GLFW：glfw的开发目的是用于替代glut的。它是一个轻量级的，开源的，跨平台的library。中文学习网站用的这个库。

函数加载

GLEW：glew是使用OpenGL 2.0之后的一个工具函数。中文学习网站用的这个库。
GLAD：glad是继gl3w，glew之后，当前最新的用来访问OpenGL规范接口的第三方库。简单说glad是glew的升级版。

部件工具

Qt
wxWidgets

OpenGL官方网站如下：https://www.opengl.org/

了解了OpenGL的基础知识后，下面就开始创建一些很酷的图形吧。