OpenGL学习(1)

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OpenGL学习

实验室师兄有项目是做3D虚拟环境，而我对这一方面也比MRCP强烈许多（捂脸）。现在所在的无人系统实验室，我所在的方向是脑电方向。但发现我对这一块其实并没有太大兴趣，而更偏向具有实质性效果的研究，比如机器学习、大数据这块。废话一下说了好多，现在就开始学习吧。

我所使用的学习教程是https://learnopengl-cn.github.io，据说很不错。和Linux学习一样，同样基本按照教程走，记录自己觉得重要的地方，有时候全部摘抄。

OpenGL

OpenGL一般被认为是一个API(Application Programming Inerface，应用程序编程接口)，包括了一系列可以操作图形、图像的函数。然而，OpenGL本身并不是API，而仅仅是一个由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。而内部具体每个函数的实现，则是由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。比如Apple系统、Linux系统，均由不同开发商维护。由于OpenGL的大多数实现都是由显卡厂商编写的，当产生一个bug时通常可以通过升级显卡驱动来解决。这些驱动会包括你的显卡能支持的最新版本的OpenGL。

核心模式与立即渲染模式

早期OpenGL使用立即渲染模式（固定渲染管线），这个模式下绘制图形很方便。但由于随着时间推移，开发者对绘图细节有了更多掌控，而立即渲染模式效率太低，因此如今规范文档鼓励开发者在核心模式下进行开发。

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的一大特性是对扩展的支持。当一个显卡公司提出一个新特性或者渲染上的优化，通常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：

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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：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来更改OpenGL状态：设置选项，操作缓冲。最后，使用当前OpenGL上下文来渲染。

假设我们想告诉OpenGL画线段而不是三角形时，通过改变上下文变量来改变OpenGL状态，从而告知其如何绘图。一旦我们改变了OpenGL状态为绘制线段，下一个绘制命令就会绘制线段而不是三角形。

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。

对象

OpenGL库是用C语言写的，同时也支持多种语言的派生，但其内核仍然是一个C库。由于C的一些语言结构不易被翻译到其他高级语言，因此OpenGL开发时引入抽象层，如对象(Object)。

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，之后就可以设置其大小、支持的颜色位数等等，可以把对象看作一个C风格的结构体（Struct):

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struct object_name{
    float option1;
    int option2;
    char[] name;
};

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

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//OpenGL的状态
struct OpenGL_Context{
    ...
    object* object_window_Target;
    ...
};
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//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);

上面代码展示了OpenGL常见工作流：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）；随后将对象绑定至上下文目标位置（例子中窗口对象目标的位置被定义成GL_WINDOW_TARGET）；接下来设置窗口选项；最后将目标位置id设回0，解绑对象。

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。

使用对象的好处是，在程序中我们可以定义多个对象，并且设置它们的选项，每个对象都可以是不同的设置。在我们执行一个使用OpenGL状态的操作时，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）。

理论知识基本介绍完毕。

http://blog.csdn.net/wangdingqiaoit/article/category/2107037/2 这个博客可留作补充学习。