什么是OpenGL?在3D游戏里有什么作用？

Posted 2023-04-28

简单的说OpenGL是个3D标准
OpenGL是Open Graphics Library(开放性图形库)的缩写，是一套三维图形处理库，也是该领域的工业标准。计算机三维图形是指将用数据描述的三维空间通过计算转换成二维图像并显示或打印出来的技术。

OpenGL就是支持这种转换的程序库，它源于SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL，在跨平台移植过程中发展成为OpenGL。SGI在1992年7月发布1.0版，后成为工业标准，由成立于1992年的独立财团OpenGL Architecture Review Board (ARB)控制。SGI等ARB成员以投票方式产生标准，并制成规范文档(Specification)公布，各软硬件厂商据此开发自己系统上的实现。只有通过了ARB规范全部测试的实现才能称为OpenGL。1995年12月ARB批准了1.1版本，最新版规范是1999.5通过的1.2.1。

OpenGL被设计成独立于硬件，独立于窗口系统的，在运行各种操作系统的各种计算机上都可用，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。它低端应用上的主要竞争对手是MS-Direct3D，该图形库是以COM接口形式提供的，所以极为较复杂，稳定性差，另外微软公司拥有该库版权，目前只在Windows平台上可用。D3D的优势在速度上，但现在低价显卡都能提供很好的OpenGL硬件加速，所以做3D使用Direct3D已没有特别的必要，在专业图形处理特别是高端应用方面目前还没有出现以Direct3D技术为基础的例子，而游戏等低端应用也有转向OpenGL的趋势。

微软在Windows NT对OpenGL的支持始于3.51，在Windows9x中的支持始于Win95 OEM Service Release 2。Windows下常用的OpenGL库有两种，MS实现的和SGI实现的，MS-OpenGL调用会自动检测是否存在显示卡制造商提供的ICD(Installable Client DeviceDriver)驱动程序，有则调用ICD中的例程，否则才用CPU进行计算，所以能利用显示卡的OpenGL加速能力。对开发者来说使用方法并没有区别，只是有ICD驱动时更快些。SGI的版本是纯软件实现不能利用硬件加速并且SGI已经在1999年宣布停止支持，但这套库便于调试程序，仍有不少开发者使用。

SGI曾经宣布研发OpenGL++，该图形库最大的特点是面象对象，提供了树形场景支持，大大减省了使用OpenGL处理复杂场景的工作量。后来(1999)SGI宣布与M$合作开发Ferihant，即Windows的下一代图形处理体系，包括DirectX与OpenGL的低级图形处理接口和以场景图支持为特点的高级接口，并且就此停止对其在Windows下的OpenGL实现的支持以示决心。此举世瞩目，大家都以为Windows图形处理快要过上幸福生活了，然而，不久，SGI宣布中止合作，并撤回派出的科学家，Ferihant基本上夭折。SGI 称终止合作的原因是M$不肯积极合作，光想把SGI 的技术合并进DirectX，真正内幕不详。不过以SGI在图形处理界的老大地位来说，还是有几分可信度的，因为M$初支持OpenGL就不积极。
OpenGL的特点

1.硬件无关的软件接口

可以在不同的平台如Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS/2之间进行移植。因此，支持OpenGL的软件具有很好的移植性，可以获得非常广泛的应用。

2.可以在客户机/服务器系统中工作，即具有网络功能

这一点对于制作大型3D图形、动画非常有用。例如，《玩具总动员》、《泰坦尼克号》等电影的电脑特技画面就是通过应用OpenGL的网络功能，使120多台图形工作站共同工作来完成的。

由于OpenGL是与硬件无关的3D图形接口，在 Windows、Unix/X－Windows、 MacOS、OS/2等不同版本的窗口相关部分(系统相关)略有差异。由于OpenGL是3D图形的底层图形库，没有提供几何实体图元，不能直接用以描述场景。但是，通过一些转换程序，可以很方便地将AutoCAD、3DS等3D图形设计软件制作的DFX和3DS模型文件转换成OpenGL的顶点数组。

另外，在OpenGL的基础上还有Open Inventor、Cosmo3D、Optimizer等多种高级图形库，适应不同应用。其中，Open Inventor应用最为广泛。该软件是基于OpenGL面向对象的工具包，提供创建交互式3D图形应用程序的对象和方法，提供了预定义的对象和用于交互的事件处理模块，创建和编辑3D场景的高级应用程序单元，有打印对象和用其它图形格式交换数据的能力。
从上篇的叙述中，我们可以详细地了解到，OpenGL很早就是一个专业的3D图形API，只不过它更多的应用于专业设计领域，如CAD和虚拟现实等。但是，OpenGL的发展之路却颇为不顺。由于和微软分道扬镳，在发展中缺乏微软的支持，同时OpenGL的发展却由几个厂商共同把持，这些厂商为了各自的利益(包括知识产权和竞争的关系)均不愿为OpenGL的发展提供技术，因而OpenGL的发展慢了下来。

目前，随着DirectX的不断发展和完善，OpenGL的优势逐渐丧失，至今虽然已有3Dlabs提倡开发的2.0版本面世，在其中加入了很多类似于DirectX中可编程单元的设计，但推广却颇为坚难。由于微软已经退出了OpenGL，因此未来微软也不会再将DirectX中的新技术授给OpenGL，因此未来的OpenGL发展前景比较迷茫，如何发展只有待时间来验证。 参考技术A （1） OpenGL简介

OpenGL是近几年发展起来的一个性能卓越的三维图形标准，它是在SGI等多家世界闻名的计算机公司的倡导下，以SGI的GL三维图形库为基础制定的一个通用共享的开放式三维图形标准。目前，包括Microsoft、SGI、IBM、DEC、SUN、HP等大公司都采用了OpenGL做为三维图形标准，许多软件厂商也纷纷以OpenGL为基础开发出自己的产品，其中比较著名的产品包括动画制作软件Soft Image和3D Studio MAX、仿真软件Open Inventor、VR软件World Tool Kit、CAM软件ProEngineer、GIS软ARC/INFO等等。值得一提的是，随着Microsoft公司在Windows NT和最新的Windows 95中提供了OpenGL标准及OpenGL三维图形加速卡（如北京黎明电子技术公司的AGC-3D系列三维图形加速卡）的推出，OpenGL将在微机中有广泛地应用，同时也为广大用户提供了在微机上使用以前只能在高性能图形工作站上运行的各种软件的机会。

（2）OpenGL特点及功能

OpenGL实际上是一个开放的三维图形软件包，它独立于窗口系统和操作系统，以它为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植；OpenGL可以与Visual C++紧密接口，便于实现机械手的有关计算和图形算法，可保证算法的正确性和可靠性；OpenGL使用简便，效率高。它具有七大功能：

1) 建模 OpenGL图形库除了提供基本的点、线、多边形的绘制函数外，还提供了复杂的三维物体（球、锥、多面体、茶壶等）以及复杂曲线和曲面（如Bezier、Nurbs等曲线或曲面）绘制函数。

2) 变换 OpenGL图形库的变换包括基本变换和投影变换。基本变换有平移、 旋转、变比镜像四种变换，投影变换有平行投影（又称正射投影）和透 视投影两种变换。其变换方法与机器人运动学中的坐标变换方法完全一致，有利于减少算法的运行时间，提高三维图形的显示速度。

3) 颜色模式设置 OpenGL颜色模式有两种，即RGBA模式和颜色索引(Color Index)。

4) 光照和材质设置 OpenGL光有辐射光(Emitted Light)、环境光(Ambient Light)、漫反射光(Diffuse Light)和镜面光(Specular Light)。材质是用光反射率来表示。场景(Scene)中物体最终反映到人眼的颜色是光 的红绿蓝分量与材质红绿蓝分量的反射率相乘后形成的颜色。

5) 纹理映射(Texture Mapping)：利用OpenGL纹理映射功能可以十分逼真地表达物体表面细节。

6) 位图显示和图象增强：图象功能除了基本的拷贝和像素读写外，还提供融合(Blending)、反走样(Antialiasing)和雾(fog)的特殊图象效果处理。以上三条可是被仿真物更具真实感，增强图形显示的效果。

7) 双缓存(Double Buffering)动画：双缓存即前台缓存和后台缓存，简而言之，后台缓存计算场景、生成画面，前台缓存显示后台缓存已画好的画面。此外，利用OpenGL还能实现深度暗示(Depth Cue)、运动模糊(Motion Blur)等特殊效果。从而实现了消隐算法。 参考技术B 简单的说OpenGL是个3D标准
不知道你说的提高数值是什么意思?
OpenGL是个专业的3D程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层3D图形库。OpenGL的前身是SGI公司为其图形工作站开发的IRIS
GL。IRIS
GL是一个工业标准的3D图形软件接口，功能虽然强大但是移植性不好，于是SGI公司便在IRIS
GL的基础上开发了OpenGL。OpenGL的英文全称是“Open
Graphics
Library”，顾名思义，OpenGL便是“开放的图形程序接口”。虽然DirectX在家用市场全面领先，但在专业高端绘图领域，OpenGL是不能被取代的主角。
OpenGL是个与.硬件无关的软件接口，可以在不同的平台如Windows
95、Windows
NT、Unix、Linux、MacOS、OS／2之间进行移植。因此，支持OpenGL的软件具有很好的移植性，可以获得非常广泛的应用。由于OpenGL是3D图形的底层图形库，没有提供几何实体图元，不能直接用以描述场景。但是，通过一些转换程序，可以很方便地将AutoCAD、3DS等3D图形设计软件制作的DFX和3DS模型文件转换成OpenGL的顶点数组。
在OpenGL的基础上还有Open
Inventor、Cosmo3D、Optimizer等多种高级图形库，适应不同应用。其中，Open
Inventor应用最为广泛。该软件是基于OpenGL面向对象的工具包，提供创建交互式3D图形应用程序的对象和方法，提供了预定义的对象和用于交互的事件处理模块，创建和编辑3D场景的高级应用程序单元，有打印对象和用其它图形格式交换数据的能力。
OpenGL的发展一直处于一种较为迟缓的态势，每次版本的提高新增的技术很少，大多只是对其中部分做出修改和完善。1992年7月，SGI公司发布了OpenGL的1.0版本，随后又与微软公司共同开发了Windows
NT版本的OpenGL，从而使一些原来必须在高档图形工作站上运行的大型3D图形处理软件也可以在微机上运用。1995年OpenGL的1.1版本面市，该版本比1.0的性能有许多提高，并加入了一些新的功能。其中包括改进打印机支持，在增强元文件中包含OpenGL的调用，顶点数组的新特性，提高顶点位置、法线、颜色、色彩指数、纹理坐标、多边形边缘标识的传输速度，引入了新的纹理特性等等。OpenGL
1.5又新增了“OpenGL
Shading
Language”，该语言是“OpenGL
2.0”的底核，用于着色对象、顶点着色以及片断着色技术的扩展功能。
OpenGL
2.0标准的主要制订者并非原来的SGI，而是逐渐在ARB中占据主动地位的3Dlabs。2.0版本首先要做的是与旧版本之间的完整兼容性，同时在顶点与像素及内存管理上与DirectX共同合作以维持均势。OpenGL
2.0将由OpenGL
1.3的现有功能加上与之完全兼容的新功能所组成(如图一)。借此可以对在ARB停滞不前时代各家推出的各种纠缠不清的扩展指令集做一次彻底的精简。此外，硬件可编程能力的实现也提供了一个更好的方法以整合现有的扩展指令。
目前，随着DirectX的不断发展和完善，OpenGL的优势逐渐丧失，至今虽然已有3Dlabs提倡开发的2.0版本面世，在其中加入了很多类似于DirectX中可编程单元的设计，但厂商的用户的认知程度并不高，未来的OpenGL发展前景迷茫。 参考技术C 提高画面质量

为什么我的2D OpenGL纹理无法正确加载？ [关闭]

关闭。这个问题是off-topic。它当前不接受答案。

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是否要改善此问题？ Update the question，因此堆栈溢出为on-topic。

[<8天前关闭。

我正在制作游戏引擎，但遇到了渲染问题。当我运行程序时，加载的2D纹理是空白的，只是黑色。

我正在使用stb_image.h加载我的文件，并使用OpenGL进行渲染。由于这是游戏引擎的一部分，因此有大量代码，因此我附上了github链接和所涉及文件的列表。

https://github.com/Tefowen/Steel

文件：

SandBoxApp.cpp (in Sandbox project) OpenGLTexture.cpp and .h (in Steel/Platform/OpenGL) Texture.cpp and .h (in Steel/Renderer) Checkerboard.png (in Sandbox/assets/textures)

答案

在Steel / src / Platform / OpenGL / OpenGLTexture.cpp ln 22-28中，您具有：

glCreateTextures(GL_TEXTURE_2D, 1, &m_RendererID); glTextureStorage2D(m_RendererID, 1, GL_RGB8, m_Width, m_Height); glTextureParameteri(m_RendererID, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); glTextureParameteri(m_RendererID, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST); glTextureSubImage2D(m_RendererID, 0, 0, 0, m_Width, m_Height, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data);

但是您永远不会束缚您的纹理。尝试使用：
glCreateTextures(GL_TEXTURE_2D, 1, &m_RendererID);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_RendererID);
glTextureStorage2D(m_RendererID, 1, GL_RGB8, m_Width, m_Height);

将来，请根据建议的@ 1201ProgramAlarm制作一个最小的可复制示例。