OpenGL是一種用于創(chuàng)建實(shí)時(shí)3D圖像的編程接口。
走向3D
三維(3D)表示一個(gè)正在描述或顯示的物體具有三個(gè)維度：寬度，高度，深度。幾個(gè)世紀(jì)以來，藝術(shù)家們已經(jīng)知道如何讓一幅畫有立體感并具有真實(shí)感的深度，通過顏料在二維畫布上創(chuàng)作的作品，它其實(shí)本質(zhì)上畫的是一個(gè)二維物體。類似，計(jì)算機(jī)3D圖像實(shí)質(zhì)上也是平面的，它只是在計(jì)算機(jī)屏幕上所顯示的二維圖像，但它可以提供深度的錯(cuò)覺。實(shí)際上如果我們需要一個(gè)物體的二維畫面從不同角度上感知三維空間，我們可以通過透視、隱藏直線消除、顏色、著色和其他技巧來創(chuàng)建深度幻覺。
2D + 透視 = 3D
3D圖形術(shù)語
- 變化&投影
- 光柵化：實(shí)際繪制或填充每個(gè)頂點(diǎn)之間的像素形成過程
- 著色：沿著頂點(diǎn)之間改變顏色值。著色器則是圖形硬件上執(zhí)行的單獨(dú)程序，用來處理頂點(diǎn)和光柵化任務(wù)。
- 紋理貼圖：初學(xué)可以簡(jiǎn)單理解為貼到圖形上的圖片（但紋理并不是圖片， 二者不等價(jià)）。在GPU上，紋理是快捷有效的。
- 混合：混合是將不同的顏色混合在一起。
3D圖形的常見用途
實(shí)時(shí)3D圖形的應(yīng)用范圍包括交互式游戲和模擬數(shù)據(jù)的可視化顯示（供科學(xué)、醫(yī)學(xué)或商業(yè)應(yīng)用）；
在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，3D圖形的應(yīng)用幾乎沒有止境。目前最常見的用途，游戲、AR、VR，都是基于openGL的。3D圖形在科學(xué)視覺和工程應(yīng)用中非常流行，物美價(jià)廉的3D硬件大量涌現(xiàn)使得這些應(yīng)用技術(shù)空前的流行火爆。
Mac OS X以及iOS都是使用openGL對(duì)所有窗口和控件進(jìn)行渲染，從而創(chuàng)建了功能強(qiáng)大，引人入勝的可視化界面。
例如設(shè)計(jì)使用的3D Max， 游戲制作的Unity 3D， Cocos2D底層都是使用了openGL。醫(yī)學(xué)上的影像渲染也是依托于openGL。
著色器
在實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖形中，最前沿的技術(shù)是可編程著色器（Programmable Shading）。圖形卡不再是低能的渲染芯片。而是功能強(qiáng)大的高度可編程的渲染計(jì)算機(jī)。類似CPU的術(shù)語GPU應(yīng)運(yùn)而生。它代表圖形處理單元，特指當(dāng)今圖形卡上的可編程芯片。它們是高度并行，并且具有非?？斓乃俣?。同樣重要的是， 程序員可以進(jìn)行重新配置圖形卡的工作方式，幾乎可以實(shí)現(xiàn)任何想要得到的特殊效果。
3D編程的基本原則
- 并發(fā)工具包
openGL基于一種底層渲染API，我們不能告訴它“在什么地方繪制”， 而是我們需要自己動(dòng)手，通過載入三角形，應(yīng)用必要的變化和正確的紋理、著色器并在必要應(yīng)用混合模式來組合一個(gè)模型。這使得我們能夠進(jìn)行大量的底層控制，與使用高層工具包相比，使用openGL這樣的底層API動(dòng)人之處在于，我們不能僅僅是重現(xiàn)許多標(biāo)準(zhǔn)3D渲染，我們可以創(chuàng)造自己的算法，甚至可以取發(fā)現(xiàn)一些新的捷徑、性能技巧和藝術(shù)視覺技術(shù)。 - 坐標(biāo)系統(tǒng)
在openGL或幾乎所有的3D API中創(chuàng)建一個(gè)用于繪圖窗口時(shí)， 必須制定希望使用的坐標(biāo)系統(tǒng)以及指定的坐標(biāo)如何映射到實(shí)際的屏幕像素。
OpenGL在Mac上的環(huán)境搭建
準(zhǔn)備資源
- CLTools
- glew
- libGLTools.a
這些資源都可以從網(wǎng)上下載到
配置Xcode的openGL環(huán)境
-
打開Xcode -> macOS -> Cocoa Application
image.png -
添加OpenGL.framework 和 GLUT.framework 兩個(gè)系統(tǒng)庫(kù)
image.png -
libGLTools.a直接拖到工程的Frameworks文件里面，另外刪除文件：AppDelegate.h、AppDelegate.m、main.m、ViewController.h、ViewController.m；創(chuàng)建main.cpp文件
image.png
image.png
image.png
image.png 在main.cpp中復(fù)制以下代碼， 來測(cè)試環(huán)境是否配置成功：
#include <stdio.h>
#include "GLTools.h"
#include <GLUT/GLUT.h>
GLBatch triangleBatch;
GLShaderManager shaderManager;
//窗口大小改變時(shí)接受新的寬度和高度，其中0,0代表窗口中視口的左下角坐標(biāo)，w，h代表像素
void ChangeSize(int w,int h)
{
glViewport(0,0, w, h);
}
//為程序作一次性的設(shè)置
void SetupRC()
{
//設(shè)置背影顏色
glClearColor(0.0f,0.0f,1.0f,1.0f);
//初始化著色管理器
shaderManager.InitializeStockShaders();
//設(shè)置三角形，其中數(shù)組vVert包含所有3個(gè)頂點(diǎn)的x,y,笛卡爾坐標(biāo)對(duì)。
GLfloat vVerts[] = {
-0.5f,0.0f,0.0f,
0.5f,0.0f,0.0f,
0.0f,0.5f,0.0f,
};
//批次處理
triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLES,3);
triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
triangleBatch.End();
}
//開始渲染
void RenderScene(void)
{
//清除一個(gè)或一組特定的緩沖區(qū)
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
//設(shè)置一組浮點(diǎn)數(shù)來表示紅色
GLfloat vRed[] = {1.0f,0.0f,0.0f,1.0f};
//傳遞到存儲(chǔ)著色器，即GLT_SHADER_IDENTITY著色器，這個(gè)著色器只是使用指定顏色以默認(rèn)笛卡爾坐標(biāo)第在屏幕上渲染幾何圖形
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,vRed);
//提交著色器
triangleBatch.Draw();
//將在后臺(tái)緩沖區(qū)進(jìn)行渲染，然后在結(jié)束時(shí)交換到前臺(tái)
glutSwapBuffers();
}
int main(int argc,char* argv[])
{
//設(shè)置當(dāng)前工作目錄，針對(duì)MAC OS X
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
//初始化GLUT庫(kù)
glutInit(&argc, argv);
/*初始化雙緩沖窗口，其中標(biāo)志GLUT_DOUBLE、GLUT_RGBA、GLUT_DEPTH、GLUT_STENCIL分別指
雙緩沖窗口、RGBA顏色模式、深度測(cè)試、模板緩沖區(qū)*/
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
//GLUT窗口大小，標(biāo)題窗口
glutInitWindowSize(800,600);
glutCreateWindow("Triangle");
//注冊(cè)回調(diào)函數(shù)
glutReshapeFunc(ChangeSize);
glutDisplayFunc(RenderScene);
//驅(qū)動(dòng)程序的初始化中沒有出現(xiàn)任何問題。
GLenum err = glewInit();
if(GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr,"glew error:%s\n",glewGetErrorString(err));
return 1;
}
//調(diào)用SetupRC
SetupRC();
glutMainLoop();
return 0;
}
- 編譯， 將報(bào)錯(cuò)的地方文件
<>系統(tǒng)引入， 改為“”普通引入
效果圖
那么環(huán)境搭建到此就成功了。
