こんにちは。 数週間前、私はOpenGL学習記事の一連の翻訳を始めました。 しかし、記事4で、あるhabrovchaninは、私の翻訳が元の記事で提供されたトレーニング資料を配布するライセンスに違反する可能性があることに気付きました。 実際、私の翻訳はライセンスに違反しました。 この問題を解決するために、私はその一連のレッスンの著者に頼りましたが、それでも通常の答えを得ることができませんでした。 この理由で、私は別の作者に連絡しました。それは、OpenGLのよりクールなレッスンのセット（おそらくそれ以上）であるJoey de Vriesです。 そして、彼は一連のレッスンを翻訳する完全な許可を与えました。 彼のレッスンは最後のセットよりもはるかに広範囲であるため、これらの翻訳は長い間続きます。 そして、私はそれが面白いと約束します。 猫の下で興味を持ってください。



また、岐路に立たされました。記事を作成しないように、1つの記事でウィンドウとコンテキストを作成するなど、すべての基本を説明しますが、この場合、誰もがこのような巨大な記事をマスターできるわけではありません または、以前のように、元の階層に基づいて翻訳します。 2番目のオプションを選択することにしました。



Vulkanレッスンを犠牲にして：残念ながら、現時点ではVulkan APIをサポートしていないビデオカードが不足しているため、このAPIのレッスンを書くのは難しいので、このAPIのレッスンはビデオカードの更新後にのみ行われます。

パート1.1-OpenGL

エントリー

旅を始める前に、OpenGLとは何かを理解する必要があります。 基本的に、OpenGLはAPI（アプリケーションプログラミングインターフェイス）として理解されており、グラフィックスと画像の管理に使用できる機能の大きなセットを提供します。 しかし、実際には、OpenGLはKhronos Groupによって開発および保守されている仕様です。



OpenGL仕様には、各特定の関数の結果がどうなるか、何をすべきかが記述されています。 そして、すでにこれらの仕様の実装は開発者にかかっています。 また、仕様には実装の詳細が記載されていないため、少なくとも仕様に準拠している限り、さまざまなOpenGL実装には存在する権利があります。



OpenGLライブラリを開発する人々は、多くの場合、ビデオカードのメーカーです。 購入する各ビデオカードは、この一連のビデオカード用に開発された一連のライブラリのOpenGLの特定のバージョンをサポートしています。 Appleシステムを使用する場合、OpenGLライブラリはAppleによってサポートされます。Linuxでは、これらのライブラリのサプライヤとユーザーの適応のバージョンの組み合わせがあります。 また、使用しているOpenGLのバージョンが奇妙な動作を示している場合、高い確率でこれがビデオカードメーカーの間違いであることを意味します。

ほとんどの実装はビデオカードのメーカーによって開発されているため、バグを修正するには、ビデオカードのドライバーを更新する必要があります。 これが、ほとんどすべてのレッスンでビデオカードのドライバーの更新が推奨される理由の1つです。

Khronosは、OpenGLのすべてのバージョンのすべての仕様を公開しています。 興味のある読者は、ここでOpenGL 3.3の仕様（これが使用するOpenGLのバージョンです）を見つけることができます。 仕様は、すべての機能の動作規則を完全に示しています。

コアプロファイルと即時モード

以前は、OpenGLの使用にはイミディエイトモード（固定機能パイプラインとも呼ばれる）での開発が含まれていました。これはグラフィックスの描画に使いやすいものでした。 OpenGLのほとんどの機能はライブラリに隠されており、開発者はOpenGLによって実行される計算を理解する自由がありませんでした。



開発者は開発の柔軟性を要求し、後に仕様がより柔軟になり、開発者はグラフィックスのレンダリングプロセスをさらに制御できるようになりました。 即時モードは使いやすく、理解しやすいものでしたが、非常に非効率的でした。 このため、仕様ではイミディエイトモードが非推奨であることが示され、バージョン3.2以降、すべての古い機能を除外するコアプロファイルモードを使用するようにプログラマーを動機付け始めました。



コアプロファイルを使用する場合、OpenGLは最新のプラクティスの使用を強制します。 廃止された関数を使用しようとすると、OpenGLはエラーをスローし、レンダリングを停止します。 最新のプラクティスを使用する利点は、柔軟性と効率性ですが、残念ながら学習がより困難になります。 イミディエイトモードは大きな抽象化であり、OpenGLによって実行される実際の作業の多くを隠すため、学習は簡単でしたが、OpenGLが実際にどのように機能するかを把握するのは困難です。 最新のアプローチでは、開発者がOpenGLとグラフィカルプログラミング全般を完全に理解する必要があり、これは少し複雑ですが、このスキームにより柔軟性と効率が向上します。



これが、チュートリアルがCore-Profile OpenGLバージョン3.3に基づいている理由です。

少し複雑ですが、それだけの価値があります。



OpenGLの多くの新しいバージョンが既にリリースされています（4.5の執筆時点）。 答えは非常に簡単です。 バージョン3.3以降のすべての古いバージョンのOpenGLは、基本的な仕組みを変更しない限り、さまざまな便利な機能を追加しません。 新しいバージョンは、同じ操作を実行するためのわずかに効率的または便利な方法を提供するだけです。 その結果、OpenGL 3.3に適用可能なすべての概念と技術をOpenGLの新しいバージョンに適用できます。

OpenGLの最新バージョンの使用には1つの問題があります。 最新のグラフィックカードのみが最新のAPIを実行できます。

拡張機能

OpenGLの優れた機能は、拡張機能のサポートです。 ビデオカードの製造元が新しいテクノロジまたはレンダリングの広範な新しい最適化を導入しているときに、このイベントに関連する拡張機能がドライバーに表示されます。 アプリケーションが実行されているハードウェアが拡張機能をサポートしている場合、開発者は、この拡張機能によって提供される機能を使用して、グラフィックスをより高度に、または効率的にレンダリングできます。 したがって、グラフィックプログラマは、OpenGLの新しいバージョンでの実装を待たずに、ビデオカードでテクノロジのサポートを確認するだけで、新しいテクノロジを使用できます。 多くの場合、一部の拡張機能の需要が高い場合、次のバージョンのOpenGLの一部として実装されます。



開発者は、拡張機能の利用可能性を確認する（または拡張機能ライブラリを使用する）だけです。 このアプローチにより、プログラマは自分の拡張機能に基づいてアクションをより効率的に実行できます。

if(GL_ARB_extension_name) { //    .    } else { //   :  -. }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

OpenGL 3.3では、拡張機能はほとんど必要ありませんが、必要な場合は必要な指示が提供されます。

ステートマシン

OpenGLは、本質的に大きな状態マシンです。OpenGLの動作を定義する変数のセットです。 OpenGLの状態は、基本的にOpenGLのコンテキストを指します。 OpenGLを使用するプロセスでは、いくつかのオプションを設定して状態を変更し、バッファーを管理してから、現在のコンテキストを使用して描画することがよくあります。



OpenGLに、三角形ではなく線などの描画を開始したいことを伝えると、OpenGLの描画方法を制御するオプションを変更して、OpenGLの状態を変更します。 OpenGLの状態を変更した後、線を描画するために、後続のすべての描画関数は三角形ではなく線を描画します。



OpenGLを使用しながら、コンテキストを変更するいくつかの状態変更機能、およびOpenGLの現在の状態に応じてアクションを実行するいくつかの状態変更機能を実行します。 OpenGLが大規模なステートマシンであるという事実を念頭に置いている限り、ほとんどの機能は明らかです。

オブジェクト

OpenGLライブラリはCで記述され、複数のブランチがありますが、これは主にCライブラリです。 ほとんどのC言語構成体は高水準言語に翻訳されていないため、OpenGLは多数の抽象化を使用して開発されています。 そのような抽象化の1つは、OpenGLのオブジェクトシステムです。



OpenGLのオブジェクトは、OpenGL状態のサブセットを表すオプションのセットです。 たとえば、ウィンドウのレンダリング構成を記述するオブジェクトを作成できます。 サイズ、色数などを設定できます。 このようなオブジェクトは、Cのような構造で表すことができます。

 struct object_name { GLfloat option1; GLuint option2; GLchar[] name; };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

プリミティブ型

OpenGLを使用する場合は、OpenGLで定義されたプリミティブを使用することをお勧めします。 フロートを使用する代わりに、添付のGLで記述します。 int、uint char、boolなどについても同じです。 OpenGLは、一部のオペレーティングシステムが異なるマークアップを持つ可能性があるため、クロスプラットフォームを提供するために、GLプリミティブのメモリマークアップを定義します。 OpenGLプリミティブを使用すると、アプリケーションの完全なクロスプラットフォーム性を実現できます。

オブジェクトを使用するたびに、基本的に次のように記述します。

 // OpenGL  struct OpenGL_Context { ... object* object_Window_Target; ... };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

 //   GLuint objectId = 0; glGenObject(1, &objectId); //     glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, objectId); //    ,   GL_WINDOW_TARGET glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_WIDTH, 800); glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_HEIGHT, 600); //        glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0);
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

この小さなコードは、OpenGLでの作業中によく遭遇するものです。 最初に、オブジェクトを作成し、そのオブジェクトへのリンクを識別番号（id）の形式で保存します。 （オブジェクトの実際のデータは実装に隠されています）。 次に、オブジェクトをコンテキストの必要な部分にアタッチします（例のウィンドウターゲットオブジェクトの場所は `GL_WINDOW_TARGET`として指定されます）。 次に、ウィンドウオプションの値を設定し、最後にidを0に設定してオブジェクトを解放します。設定した値は引き続きオブジェクトに格納され、 objectIdを介してアクセスし、オブジェクトをGL_WINDOW_TARGETにバインドして再び復元できます。

このコードは、OpenGLの動作の例を示しています。 その後、実際の例を示します。

これらのオブジェクトの主な機能は、アプリケーションで多くのオブジェクトを宣言し、オプションを設定し、OpenGL状態を使用して操作を開始するたびに、オブジェクトを希望の設定にバインドできることです。 たとえば、これは、3Dモデルデータまたはこのモデルに描画したいものがあるオブジェクトです。 複数のオブジェクトを所有すると、レンダリングプロセス中にそれらを簡単に切り替えることができます。

さあ始めましょう

これで、仕様とライブラリの両方についてOpenGLについて少し学びました。 おおよその作業アルゴリズムとOpenGLで使用されるいくつかの機能を学びました。 何かを誤解してもがっかりしないでください。すべての手順を順を追って説明し、OpenGLのすべての複雑さを理解するのに十分な例を参照します。 開始する準備ができたら、OpenGLコンテキストの作成を開始できます。最初のウィンドウはここにあります。

追加のリソース

• opengl.org ：公式OpenGLサイト。
• OpenGLレジストリ ： OpenGLの仕様のリポジトリと、OpenGLのすべてのバージョンのすべての拡張機能。