Войти
 | |
 Видеоигры передают вычисления рендеринга в реальном времени на GPU через OpenGL. Визуализированные результаты не отправляются обратно в основную память, а вместо этого отправляются в кадровый буфер видеопамяти. Затем контроллер дисплея отправит эти данные на устройство отображения. | |
| Исходный автор (-ы) | Silicon Graphics |
|---|---|
| Разработчик (-ы) | Khronos Group. (ранее ARB ) |
| Начальный выпуск | 30 июня 1992 г.; 28 лет назад (1992-06-30) |
| Стабильный выпуск | 4.6 / 31 июля 2017 г.; 3 года назад (31.07.2017) |
| Написано на | C |
| Тип | 3D-графика API |
| Лицензия |
|
| Веб-сайт | opengl.org |
OpenGL (Open Graphics Library ) - это кросс-платформенный, кроссплатформенный интерфейс прикладного программирования (API) для рендеринга 2D и 3D векторная графика. API обычно используется для взаимодействия с графическим процессором (GPU) для достижения аппаратно-ускоренного рендеринга..
Silicon Graphics, Inc. (SGI) начала разработку OpenGL в 1991 году и выпустила его 30 июня 1992 года; приложения широко используют его в областях автоматизированного проектирования (CAD), виртуальной реальности, научной визуализации, визуализации информации, моделирования полета и видеоигры. С 2006 года OpenGL находится под управлением некоммерческой технологии consortium Khronos Group.
Иллюстрация процесса графического конвейера Спецификация OpenGL описывает абстрактный API для рисования 2D и 3D графики. Хотя API может быть реализован полностью программно, он предназначен для реализации в основном или полностью аппаратно.
API определяется как набор функций, которые могут быть вызваны клиентской программой вместе с набором именованных целочисленных констант (например, константа GL_TEXTURE_2D, которая соответствует десятичному числу 3553). Хотя определения функций внешне похожи на определения языка программирования C, они не зависят от языка. Таким образом, OpenGL имеет множество языковых привязок, среди которых наиболее примечательными являются привязка JavaScript WebGL (API, основанный на OpenGL ES 2.0, для 3D-рендеринга из веб-браузера ); привязки C WGL, GLX и CGL ; привязка C, предоставляемая iOS ; и привязки Java и C, предоставляемые Android.
Помимо языковой независимости OpenGL также является кроссплатформенным. В спецификации ничего не говорится о получении и управлении контекстом OpenGL, оставляя это как деталь основной оконной системы . По той же причине OpenGL занимается исключительно рендерингом, не предоставляя API, связанных с вводом, звуком или работой с окнами.
OpenGL - это развивающийся API. Khronos Group регулярно выпускает новые версии спецификаций OpenGL, каждая из которых расширяет API для поддержки различных новых функций. Детали каждой версии определяются на основе консенсуса между участниками Группы, включая производителей видеокарт, разработчиков операционных систем и общие технологические компании, такие как Mozilla и Google.
В дополнение к необходимым функциям с помощью основного API поставщики графических процессоров (GPU) могут предоставлять дополнительные функциональные возможности в виде расширений. Расширения могут вводить новые функции и новые константы, а также могут ослаблять или снимать ограничения для существующих функций OpenGL. Поставщики могут использовать расширения для предоставления настраиваемых API без необходимости поддержки со стороны других поставщиков или Khronos Group в целом, что значительно увеличивает гибкость OpenGL. Все расширения собраны и определены в реестре OpenGL.
Каждое расширение связано с коротким идентификатором, основанным на названии компании, которая его разработала. Например, идентификатор Nvidia - это NV, который является частью имени расширения GL_NV_half_float, константы GL_HALF_FLOAT_NVи функции glVertex2hNV (). Если несколько поставщиков соглашаются реализовать одни и те же функциональные возможности с использованием одного и того же API, может быть выпущено общее расширение с использованием идентификатора EXT. В таких случаях также может случиться так, что Совет по анализу архитектуры Khronos Group даст расширению свое явное одобрение, и в этом случае используется идентификатор ARB.
Функции, представленные каждой новой версией OpenGL, обычно формируются из объединенные функции нескольких широко используемых расширений, особенно расширений типа ARB или EXT.
Комиссия по обзору архитектуры OpenGL выпустила серию руководств вместе со спецификациями, которые были обновлены для отслеживания изменений в API. Их обычно называют по цвету обложек:
Исторические книги (до OpenGL 2.0):
Были выпущены самые ранние версии OpenGL с сопутствующей библиотекой OpenGL Utility Library (GLU). Он предоставляет простые и полезные функции, которые вряд ли будут поддерживаться современным оборудованием, такие как тесселяция и создание mipmaps и примитивных форм. Спецификация GLU последний раз обновлялась в 1998 году и зависит от функций OpenGL, которые сейчас не рекомендуются.
Учитывая, что создание контекста OpenGL - довольно сложный процесс, и учитывая, что он варьируется Между операционными системами автоматическое создание контекста OpenGL стало общей чертой нескольких библиотек разработки игр и пользовательского интерфейса, включая SDL, Allegro, SFML, FLTK и Qt. Несколько библиотек были разработаны исключительно для создания окна с поддержкой OpenGL. Первой такой библиотекой была OpenGL Utility Toolkit (GLUT), позже замененная freeglut. GLFW - более новая альтернатива.
Учитывая высокую рабочую нагрузку участвуя в идентификации и загрузке расширений OpenGL, было разработано несколько библиотек, которые автоматически загружают все доступные расширения и функции. Примеры включают GLEE, GLEW и glbinding. Расширения также загружаются автоматически большинством языковых привязок, таких как JOGL и.
Mesa 3D - это реализация OpenGL с открытым исходным кодом. Он может выполнять чисто программный рендеринг, а также может использовать аппаратное ускорение на BSD, Linux и других платформах, используя преимущества инфраструктуры прямого рендеринга. Начиная с версии 20.0, он реализует версию 4.6 стандарта OpenGL.
В 1980-х годах разработка программного обеспечения, которое могло бы работать с широким спектром графического оборудования, была настоящей проблемой. Разработчики программного обеспечения написали индивидуальные интерфейсы и драйверы для каждой части оборудования. Это было дорого и потребовало больших усилий.
К началу 1990-х годов Silicon Graphics (SGI) была лидером в области трехмерной графики для рабочих станций. Их API IRIS GL был признан современным и стал де-факто отраслевым стандартом, вытеснив основанный на открытых стандартах PHIGS. Это произошло потому, что IRIS GL считался более простым в использовании и поддерживал немедленный режим рендеринга. Напротив, PHIGS считался сложным в использовании и устаревшим по функциональности.
Конкуренты SGI (в том числе Sun Microsystems, Hewlett-Packard и IBM ) также смогли вывести на рынок 3D-оборудование, поддерживаемое расширениями. стандарту PHIGS, который заставил SGI открыть исходный код версии IrisGL в качестве общедоступного стандарта под названием OpenGL .
. Однако у SGI было много клиентов, для которых переход с IrisGL на OpenGL потребовал значительных инвестиций. Более того, в IrisGL были функции API, которые не имели отношения к трехмерной графике. Например, он включал API окон, клавиатуры и мыши, отчасти потому, что он был разработан до X Window System и Sun NeWS. Кроме того, библиотеки IrisGL не подходили для открытия из-за проблем с лицензированием и патентами. Эти факторы потребовали от SGI продолжать поддерживать расширенные и проприетарные программные API Iris Inventor и Iris Performer, в то время как рыночная поддержка OpenGL созрела.
Одним из ограничений IrisGL было то, что он предоставлял доступ только к функциям, поддерживаемым базовым оборудованием. Если графическое оборудование не поддерживает функцию изначально, приложение не может ее использовать. OpenGL преодолел эту проблему, предоставив программную реализацию функций, не поддерживаемых аппаратным обеспечением, что позволило приложениям использовать расширенную графику на относительно маломощных системах. OpenGL стандартизировал доступ к оборудованию, возложил ответственность за разработку программ аппаратного интерфейса (драйверы устройств ) на производителей оборудования и делегировал функции управления окнами базовой операционной системе. Благодаря такому большому количеству различных видов графического оборудования заставить их всех говорить на одном языке таким образом было замечательное влияние, предоставив разработчикам программного обеспечения платформу более высокого уровня для разработки программного обеспечения для 3D.
В 1992 году SGI возглавила создание Совета по обзору архитектуры OpenGL (OpenGL ARB), группы компаний, которая будет поддерживать и расширять спецификацию OpenGL в будущем.
В 1994 году SGI поиграла с идеей выпустить нечто под названием «OpenGL ++ », которое включало бы такие элементы, как API графа сцены (предположительно на основе их технологии Performer ). Спецификация была распространена среди нескольких заинтересованных сторон, но так и не превратилась в продукт.
Microsoft выпустила Direct3D в 1995 году, который в конечном итоге стал основным конкурентом OpenGL. Более 50 разработчиков игр подписали открытое письмо в Microsoft, выпущенное 12 июня 1997 года, с призывом к компании активно поддерживать Open GL. 17 декабря 1997 года Microsoft и SGI инициировали проект Fahrenheit, который был совместным усилием с целью унификации интерфейсов OpenGL и Direct3D (а также добавления API графа сцены). В 1998 году к проекту присоединилась Hewlett-Packard. Первоначально он обещал упорядочить мир API-интерфейсов интерактивной трехмерной компьютерной графики, но из-за финансовых ограничений SGI, стратегических соображений Microsoft и общего отсутствия поддержки со стороны отрасли в 1999 году от него отказались.
В июле 2006 года Совет по обзору архитектуры OpenGL проголосовал за передачу контроля над стандартом API OpenGL группе Khronos.
В июне 2018 года Apple исключила API OpenGL на всех своих платформах. (iOS, macOS и tvOS ), настоятельно рекомендуя разработчикам использовать собственный Metal API, который был представлен в 2014 году.
Первая версия OpenGL, версия 1.0, была выпущена 30 июня 1992 года Марком Сигалом и Куртом Экли. С тех пор OpenGL время от времени расширялся за счет выпуска новой версии спецификации. Такие выпуски определяют базовый набор функций, которые должны поддерживать все соответствующие видеокарты, и для которых будет проще писать новые расширения. Каждая новая версия OpenGL имеет тенденцию включать несколько расширений, которые широко поддерживаются поставщиками видеокарт, хотя детали этих расширений могут быть изменены.
| Версия | Дата выпуска | Возможности |
|---|---|---|
| 1.1 | 4 марта 1997 г. | Текстурные объекты |
| 1.2 | 16 марта 1998 г. | 3D-текстуры, форматы BGRA и упакованных пикселей, введение подмножества изображений, полезного для приложений обработки изображений |
| 1.2.1 | 14 октября 1998 г. | Концепция расширений ARB |
| 1.3 | 14 августа 2001 г. | Мультитекстурирование, мультисэмплинг, сжатие текстур |
| 1.4 | 24 июля 2002 г. | Текстуры глубины, GLSlang |
| 1,5 | 29 июля 2003 г. | Vertex Buffer Object (VBO), Occlusion Queries |
| 2.0 | 7 сентября 2004 г. | GLSL 1.1, MRT, текстуры Non Power of Two, Point Sprites, двусторонний трафарет |
| 2.1 | 2 июля 2006 г. | GLSL 1.2, объект пиксельного буфера (PBO), текстуры sRGB |
| 3.0 | 11 августа 2008 г. | GLSL 1.3, массивы текстур, Условный рендеринг, объект буфера кадра (FBO) |
| 3,1 | M arch 24, 2009 | GLSL 1.4, создание экземпляров, объект буфера текстуры, объект унифицированного буфера, перезапуск примитива |
| 3.2 | 3 августа 2009 г. | GLSL 1.5, геометрический шейдер, Многосэмплированные текстуры |
| 3.3 | 11 марта 2010 г. | GLSL 3.30, Backports как можно больше функций из спецификации OpenGL 4.0 |
| 4.0 | Март 11, 2010 | GLSL 4.00, тесселяция на GPU, шейдеры с 64-битной точностью |
| 4.1 | 26 июля 2010 г. | GLSL 4.10, удобные для разработчиков выходные данные отладки, совместимость с OpenGL ES 2.0 |
| 4.2 | 8 августа 2011 г. | GLSL 4.20, шейдеры с атомарными счетчиками, инстанс обратной связи отрисовки преобразования, упаковка шейдеров, улучшения производительности |
| 4.3 | 6 августа 2012 г. | GLSL 4.30, Вычислительные шейдеры, использующие параллелизм GPU, буферные объекты хранилища шейдеров, высококачественное сжатие текстур ETC2 / EAC, повышенная безопасность памяти, расширение надежности для нескольких приложений, совместимость с OpenGL ES 3.0 |
| 4.4 | 22 июля 2013 г. | GLSL 4.40, управление размещением буфера, эффективные асинхронные запросы, макет переменных шейдера, эффективное связывание нескольких объектов, упрощенный перенос приложений Direct3D, расширение без привязки текстур, расширение разреженных текстур |
| 4.5 | 11 августа 2014 г. | GLSL 4.50, Direct State Access (DSA), Flush Control, надежность, OpenGL ES 3.1 API и совместимость с шейдерами, функции эмуляции DX11 |
| 4.6 | 31 июля 2017 г. | GLSL 4.60, более эффективная обработка геометрии и выполнение шейдеров, дополнительная информация, отсутствие контекста ошибок, ограничение смещения полигона, SPIR-V, анизотропная фильтрация |
Дата выпуска: 7 сентября 2004 г.
OpenGL 2.0 изначально был задуман 3Dlabs для решения проблем, связанных с застоем OpenGL и отсутствием четкого направления. 3Dlabs предложила ряд важных дополнений к стандарту. Большинство из них были в то время отклонены ARB или по иным причинам так и не были реализованы в той форме, которую предлагала 3Dlabs. Однако их предложение о языке затенения в стиле C было в конечном итоге завершено, что привело к нынешней формулировке языка затенения OpenGL (GLSL или GLslang). Подобно ассемблерным языкам затенения, которые он заменял, он позволял заменить вершину с фиксированной функцией и конвейер фрагментов на шейдеры, но на этот раз написанные на языке высокого уровня, подобном Си.
Конструкция GLSL отличалась относительно небольшим количеством уступок ограничению доступного на тот момент оборудования. Это восходит к более ранней традиции OpenGL, которая ставила амбициозную, дальновидную цель для 3D-ускорителей, а не просто отслеживала состояние доступного в настоящее время оборудования. Окончательная спецификация OpenGL 2.0 включает поддержку GLSL.
Перед выпуском OpenGL 3.0 новая версия имела кодовое имя Longs Peak. На момент своего первоначального объявления Longs Peak был представлен как первая крупная версия API за все время существования OpenGL. Он заключался в пересмотре способа работы OpenGL и внесении фундаментальных изменений в API.
В проекте внесены изменения в управление объектами. Объектная модель GL 2.1 была построена на основе OpenGL на основе состояний. То есть, чтобы изменить объект или использовать его, нужно привязать объект к системе состояний, а затем внести изменения в состояние или выполнить вызовы функций, которые используют связанный объект.
Из-за того, что OpenGL использует систему состояний, объекты должны быть изменяемыми. То есть базовая структура объекта может измениться в любое время, даже если конвейер рендеринга асинхронно использует этот объект. Объект текстуры можно переопределить с 2D на 3D. Для этого требуется, чтобы любые реализации OpenGL добавляли степень сложности к внутреннему управлению объектами.
В соответствии с API Longs Peak создание объекта станет атомарным, используя шаблоны для определения свойств объекта, который будет создан с помощью одного вызова функции. Затем объект можно было сразу использовать в нескольких потоках. Объекты также будут неизменными; однако их содержимое могло быть изменено и обновлено. Например, текстура может изменить свое изображение, но ее размер и формат не могут быть изменены.
Для поддержки обратной совместимости старый API на основе состояний будет по-прежнему доступен, но новые функции не будут доступны через старый API в более поздних версиях OpenGL. Это позволило бы унаследованным базам кода, таким как большинство продуктов CAD, продолжать работать, в то время как другое программное обеспечение можно было бы писать или переносить на новый API.
Longs Peak изначально должен был быть завершен в сентябре 2007 года под названием OpenGL 3.0, но 30 октября Khronos Group объявила, что столкнулась с несколькими проблемами, которые она хотела бы решить перед выпуском спецификации. В результате спецификация была отложена, и Khronos Group отказалась от медиа-отключения до выпуска окончательной спецификации OpenGL 3.0.
Окончательная спецификация оказалась гораздо менее революционной, чем предложение Лонгс Пик. Вместо того, чтобы удалить весь немедленный режим и фиксированные функции (не шейдерный режим), спецификация включила их как устаревшие функции. Предложенная объектная модель не была включена, и не было объявлено о планах ее включения в какие-либо будущие версии. В результате API остался в основном прежним, а несколько существующих расширений были переведены на основные функции.
Среди некоторых групп разработчиков это решение вызвало бурю негодования, и многие разработчики заявили, что в знак протеста перейдут на DirectX. Большинство жалоб касались отсутствия связи со стороны Khronos с сообществом разработчиков и отказа от множества функций, которые многие положительно оценили. Другие разочарования включали требование оборудования уровня DirectX 10 для использования OpenGL 3.0 и отсутствие геометрических шейдеров и инстансов отрисовки в качестве основных функций.
Другие источники сообщили, что реакция сообщества была не такой серьезной, как первоначально представлялось, и многие поставщики продемонстрировали поддержку обновления.
Дата выпуска: 11 августа, 2008
OpenGL 3.0 представил механизм устаревания, чтобы упростить будущие версии API. Некоторые функции, помеченные как устаревшие, могут быть полностью отключены путем запроса контекста прямой совместимости из оконной системы. Однако к функциям OpenGL 3.0 можно было получить доступ наряду с этими устаревшими функциями, запросив полный контекст.
Устаревшие функции включают:
Дата выпуска: 24 марта 2009 г.
OpenGL 3.1 полностью удалил все функции которые устарели в версии 3.0, за исключением широких строк. Начиная с этой версии, невозможно получить доступ к новым функциям, используя полный контекст, или получить доступ к устаревшим функциям, используя контекст прямой совместимости. Исключение из первого правила делается, если реализация поддерживает расширение ARB_compatibility, но это не гарантируется.
Дата выпуска: 3 августа 2009 г.
OpenGL 3.2 дополнительно построен на механизмах устаревания, представленных OpenGL 3.0, путем разделения спецификации на основной профиль и совместимость профиль. Контексты совместимости включают ранее удаленные API с фиксированными функциями, эквивалентные расширению ARB_compatibility, выпущенному вместе с OpenGL 3.1, тогда как основные контексты этого не делают. OpenGL 3.2 также включает обновление до GLSL версии 1.50.
Дата выпуска: 11 марта 2010 г.
OpenGL 4.0 был выпущен вместе с версией 3.3. Он был разработан для оборудования, способного поддерживать Direct3D 11.
Как и OpenGL 3.0, эта версия OpenGL содержит большое количество довольно несущественных расширений, разработанных для полного раскрытия возможностей оборудования Direct3D 11-класса. Ниже перечислены только самые влиятельные расширения.
Аппаратная поддержка: Nvidia GeForce 400 серии и новее, AMD Radeon HD 5000 Series и новее (шейдеры FP64 реализованы путем эмуляции на некоторых графических процессорах TeraScale), Intel HD Graphics в процессорах Intel Ivy Bridge и новее.
Дата выпуска: 26 июля 2010 г.
Поддержка оборудования: Nvidia GeForce 400 серии и новее, AMD Radeon HD 5000 Series и новее (шейдеры FP64, реализованные путем эмуляции на некоторых графических процессорах TeraScale), Intel HD Graphics в Intel Ivy Bridge и новее.
Дата выпуска: 8 августа 2011 г.
Поддержка оборудования: Nvidia GeForce 400 series и новее, AMD Radeon HD 5000 Series и новее (шейдеры FP64, реализованные путем эмуляции на некоторых графических процессорах TeraScale) и Intel HD Graphics в процессорах Intel Haswell и новее. (Linux Mesa: Ivy Bridge и новее)
Дата выпуска: 6 августа 2012 г.
Поддержка оборудования: AMD Radeon HD 5000 Series и новее (шейдеры FP64, реализованные путем эмуляции на некоторые графические процессоры TeraScale), Intel HD Graphics в процессорах Intel Haswell и новее. (Linux Mesa: Ivy Bridge без трафаретного текстурирования, Haswell и новее), Nvidia GeForce 400 series и новее.
Дата выпуска: 22 июля 2013 г.
Аппаратная поддержка: AMD Radeon HD 5000 Series и новее (шейдеры FP64 реализованы путем эмуляции на некоторых графических процессорах TeraScale), Intel HD Graphics в процессорах Intel Broadwell и новее (Linux Mesa: Haswell и новее), Nvidia GeForce 400 серии и новее, Tegra K1.
Дата выпуска: 11 августа 2014 г.
Поддержка оборудования: AMD Radeon HD 5000 Series и новее (шейдеры FP64, реализованные путем эмуляции на некоторых графических процессорах TeraScale), Intel HD Graphics в Intel Процессоры Broadwell и новее (Linux Mesa: Haswell и новее), Nvidia GeForce 400 серии и новее, Tegra K1 и Tegra X1.
Дата выпуска: 31 июля 2017 г.
Аппаратная поддержка: AMD Radeon HD 5000 Series и новее (шейдеры FP64, реализованные путем эмуляции на некоторые графические процессоры TeraScale), Intel Haswell и новее, Nvidia GeForce 400 series и новее.
Поддержка драйверов:
Apple устарел OpenGL в iOS 12 и macOS 10.14 Mojave в пользу Metal, но он по-прежнему работает с macOS 10.15. Последняя версия, поддерживаемая для OpenGL, - это 4.1 с 2011 года. Проприетарная библиотека от Molten - авторов MoltenVK - называемая MoltenGL, может переводить вызовы OpenGL в Metal.
Mesa3D, графика с открытым исходным кодом библиотека, включает драйвер Zink для преобразования вызовов OpenGL в вызовы Vulkan, чтобы устройства, работающие только на Vulkan, могли обрабатывать OpenGL рабочего стола.
Vulkan, ранее называвшийся OpenGL следующего поколения Инициатива »(glNext) - это основательная попытка редизайна для унификации OpenGL и OpenGL ES в один общий API, который не будет обратно совместим с существующими версиями OpenGL.
Первоначальная версия Vulkan API была выпущена в феврале 16, 2016.
 | Wikimedia Commons has media related to OpenGL. |
 | Wikibooks has a book on the topic of: OpenGL Programming |
