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OpenGL是什么

在编写OpenGL程序之前，我们首先需要了解OpenGL是什么。OpenGL是一种应用程序接口（API），它定义了用于渲染3D图形的函数和数据结构。虽然不同的语言对OpenGL的实现可能有所不同，但它们都基于C语言的接口。

在C语言的API中，OpenGL定义了许多typedefs、#define和函数。这些定义了OpenGL中使用的基本数据类型，如GLint和GLfloat。复杂的数据结构，如struct，通常被隐藏在API背后，以便允许对非C语言的实现进行调整。

与直接在C++中定义结构体不同，OpenGL采用API方式实现对象管理。例如，创建一个对象并赋予其属性，可以通过以下步骤实现：

GLuint objectName;
glGenObject(1, &objectName);
glBindObject(GL_MODIFY, objectName);
glObjectParameteri(GL_MODIFY, GL_OBJECT_COUNT, 5);
glObjectParameteri(GL_MODIFY, GL_OBJECT_OPACITY, 0.4f);
glObjectParameteri(GL_MODIFY, GL_OBJECT_NAME, "Some String");

需要注意的是，这些代码示例并不是实际的OpenGL命令，只是用来说明如何通过API创建和赋值对象。OpenGL自身管理所有对象的存储空间，因此用户只能通过引用（如GLuint）来访问对象。

OpenGL的结构

OpenGL的API是一个状态机，几乎所有函数都用于设置或获取状态。这些状态共同构成了一个大型数据结构——OpenGL上下文（OpenGL_Context）。上下文中的每个属性都包含了渲染所需的信息。

通过绑定对象到上下文的目标位置，可以将对象的属性替换到上下文中。例如：

struct Values {
    int iValue1;
    int iValue2;
};
struct OpenGL_Context {
    Values *pMainValues;
    Values *pOtherValues;
};
OpenGL_Context context;

创建一个Values对象后，需要通过glGenValues函数生成并绑定到上下文的目标位置，如GL_MAIN_VALUES或GL_OTHER_VALUES。通过glBindValues函数将对象绑定到目标上，然后使用glValueParam函数设置对象的特定参数。

OpenGL规范

从技术角度看，OpenGL并不是一个API，而是一个规范。这个规范定义了初始化状态以及每个函数如何改变或获取状态。当调用渲染函数时，状态的组合决定了最终的渲染结果。

这个规范由OpenGL架构审查委员会（ Khronos Group 的一部分）撰写，包括苹果、NVIDIA、AMD等公司。规范的主要目的是确保不同硬件实现的结果一致，而不是具体实现方式。

OpenGL版本

OpenGL已经有多个版本，且版本之间的代码通常是向后兼容的。从OpenGL 3.0开始，核心API逐步减少不必要的函数，并将规范分为核心和扩展部分。然而，大多数硬件实现仍然支持老接口，确保向后兼容。

术语解释

• 向量：由带顺序的数值组成的值，具有维度属性。
• 标量：单个非向量数值，或视为1维向量。
• 位置向量：表示点的向量。
• 方向向量：表示方向的向量。
• 向量成分：向量中的每一个值。
• 面向向量各成分的操作：操作仅对向量各成分进行，输出向量维度与输入相同。
• 单位向量：长度为1的向量，是纯粹的方向向量。
• 向量标准化：将向量变成单位向量。
• 像素：数字图像的最小单位。
• 图像：二维像素数组。
• 渲染：将3D世界投射到2D图像的过程。
• 光栅化：将3D三角形转换为2D图像的方法。
• 几何体、模型、网格：由三角形组成的3D物体。
• 顶点：3D空间中组成三角形的点。
• 裁剪空间、裁剪坐标：包括第四个维度w的三维空间。
• 裁剪：处理顶点是否在可见区域内。
• 标准化设备坐标：裁剪坐标系中的点除以w后的结果。
• 窗口空间、窗口坐标：标准化设备坐标映射到屏幕坐标。
• 扫描转换：将三角形投射到像素位置。
• 采样：判断像素边界的片段是否需要生成。
• 片段：扫描转换后的三角形元素。
• 不变性保证：输入和输出具有相同性质。
• 颜色空间：定义颜色的集合。
• 着色程序：渲染器执行的用户定义程序。
• 着色器：渲染管线中的执行位置。
• OpenGL上下文：渲染参数的特殊集合。
• 对象绑定：将对象属性替换到上下文的目标位置。
• OpenGL实现：针对不同系统的OpenGL软件实现。

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