OpenGL（英語：Open Graphics Library，譯名：開放圖形庫或者“開放式圖形庫”）是用於渲染2D、3D矢量圖形的跨語言、跨平台的應用程式編程接口（API）。這個接口由近350個不同的函式調用組成，用來繪製從簡單的圖形比特到複雜的三維景象。而另一種程式接口系統是僅用於Microsoft Windows上的Direct3D。OpenGL常用於CAD、虛擬現實、科學可視化程式和電子遊戲開發。
OpenGL的高效實現（利用了圖形加速硬體）存在於Windows，部分UNIX平台和Mac OS。這些實現一般由顯示設備廠商提供，而且非常依賴於該廠商提供的硬體。開放原始碼庫Mesa是一個純基於軟體的圖形API，它的代碼兼容於OpenGL。但是，由於許可證的原因，它只聲稱是一個“非常相似”的API。
OpenGL規範由1992年成立的OpenGL架構評審委員會（ARB）維護。ARB由一些對創建一個統一的、普遍可用的API特別感興趣的公司組成。根據OpenGL官方網站，2002年6月的ARB投票成員包括3Dlabs、Apple Computer、ATI Technologies、Dell Computer、Evans & Sutherland、Hewlett-Packard、IBM、Intel、Matrox、NVIDIA、SGI和Sun Microsystems，Microsoft曾是創立成員之一，但已於2003年3月退出。
基本介紹
- 中文名：開放圖形庫（英文Open Graphics Library的縮寫）
- 外文名：Open Graphics Library
- 平台：Windows、類Unix、Linux、MacOS
- 是否開源：是
- 最近更新日期：2018-07-30
- 軟體類別：開放庫檔案
- 介紹：三維圖形處理庫，屬於工業標準
簡介,設計,文檔,相關程式庫,上下文與視窗包,歷史,綁定,高級功能,版本,參見,
簡介
OpenGL（英語：Open Graphics Library，譯名：開放圖形庫或者“開放式圖形庫”）是用於渲染2D、3D矢量圖形的跨語言、跨平台的應用程式編程接口（API）。這個接口由近350個不同的函式調用組成，用來從簡單的圖形比特繪製複雜的三維景象。而另一種程式接口系統是僅用於Microsoft Windows上的Direct3D。OpenGL常用於CAD、虛擬實境、科學可視化程式和電子遊戲開發。
OpenGL的高效實現（利用了圖形加速硬體）存在於Windows，部分UNIX平台和Mac OS。這些實現一般由顯示設備廠商提供，而且非常依賴於該廠商提供的硬體。開放原始碼庫Mesa是一個純基於軟體的圖形API，它的代碼兼容於OpenGL。但是，由於許可證的原因，它只聲稱是一個“非常相似”的API。
OpenGL規範由1992年成立的OpenGL架構評審委員會（ARB）維護。ARB由一些對創建一個統一的、普遍可用的API特別感興趣的公司組成。根據OpenGL官方網站，2002年6月的ARB投票成員包括3Dlabs、Apple Computer、ATI Technologies、Dell Computer、Evans & Sutherland、Hewlett-Packard、IBM、Intel、Matrox、NVIDIA、SGI和Sun Microsystems，Microsoft曾是創立成員之一，但已於2003年3月退出。
設計
圖形管線
OpenGL的API定義了若干可被客戶端程式調用的函式，以及一些具名整型常量（例如，常量GL_TEXTURE_2D對應的十進制整數為3553）。雖然這些函式的定義表面上類似於C程式語言，但它們是語言獨立的。因此，OpenGL有許多語言綁定，值得一提的包括：JavaScript綁定的WebGL（基於OpenGL ES 2.0在Web瀏覽器中的進行3D渲染的API）；C綁定的WGL、GLX和CGL；iOS提供的C綁定；Android提供的Java和C綁定。
OpenGL不僅語言無關，而且平台無關。規範隻字未提獲得和管理OpenGL上下文相關的內容，而是將這些作為細節交給底層的視窗系統。出於同樣的原因，OpenGL純粹專注於渲染，而不提供輸入、音頻以及視窗相關的API。
OpenGL是一個不斷進化的API。新版OpenGL規範會定期由Khronos Group發布，新版本通過擴展API來支持各種新功能。每個版本的細節由Khronos Group的成員一致決定，包括顯示卡廠商、作業系統設計人員以及類似Mozilla和谷歌的一般性技術公司。
除了核心API要求的功能之外，GPU供應商可以通過擴展的形式提供額外功能。擴展可能會引入新功能和新常量，並且可能放鬆或取消現有的OpenGL函式的限制。然後一個擴展就分成兩部分發布：包含擴展函式原型的頭檔案和作為廠商的設備驅動。供應商使用擴展公開自定義的API而無需獲得其他供應商或Khronos Group的支持，這大大增加了OpenGL的靈活性。OpenGL Registry負責所有擴展的收集和定義。
每個擴展都與一個簡短的標識符關係，該標識符基於開發公司的名稱。例如，英偉達（nVidia）的標識符是NV。如果多個供應商同意使用相同的API來實現相同的功能，那么就用EXT標誌符。這種情況更進一步，Khronos Group的架構評審委員（Architecture Review Board，ARB）正式批准該擴展，那么這就被稱為一個“標準擴展”，標識符使用ARB。第一個ARB擴展是GL_ARB_multitexture。
OpenGL每個新版本中引入的功能，特別是ARB和EXT類型的擴展，通常由數個被廣泛實現的擴展功能組合而成。
文檔
OpenGL普及的部分原因是其高質量的官方檔案。OpenGL架構評審委員會隨規範一同發布了一系列包含API變化更新的手冊。這些手冊因其封面顏色而眾所周知。
- 紅寶書
Dave Shreiner, Graham Sellers, John M. Kessenich and Bill M. Licea-Kane. 2013.OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 4.3（8th Edition）. Addison-Wesley Professional.ISBN 978-0321773036.
- 橙寶書
Randi J. Rost, Bill M. Licea-Kane, Dan Ginsburg, John M. Kessenich, Barthold Lichtenbelt, Hugh Malan and Mike Weiblen. 2009.OpenGL Shading Language (3rd Edition). Addison-Wesley Professional.ISBN 978-0321637635
相關程式庫
早期的 OpenGL 版本會一同發布配套的GLU庫，提供一些同時代硬體尚不支持的簡單功能。GLU 最後一次更新規格要求是在 1998 年，對已棄用的 OpenGL 特性有依賴。
還有幾個庫也創建在OpenGL之上，提供了OpenGL本身沒有的功能：
- GLFW
當開發者需要使用最新的OpenGL擴展時，他們往往需要使用GLEW庫或者是GLEE庫提供的功能，可以在程式的運行期判斷當前硬體是否支持相關的擴展，防止程式崩潰甚至造成硬體損壞。這類庫利用動態載入技術（dlsym、GetProcAddress等函式）搜尋各種擴展的信息。
上下文與視窗包
OpenGL 上下文（英語：OpenGL context）的創建過程相當複雜，在不同的作業系統上也需要不同的做法。因此很多遊戲開發和用戶界面庫都提供了自動創建 OpenGL 上下文的功能，其中包括SDL、Allegro、SFML、FLTK、Qt等。也有一些庫是專門用來創建 OpenGL 視窗的，其中最早的便是GLUT，後被freeglut取代，比較新的也有GLFW可以使用。
- 以下包可以用來創建並管理 OpenGL 視窗，也可以管理輸入，但幾乎沒有除此以外的其它功能：
- GLFW——跨平台視窗和鍵盤、滑鼠、手柄處理；偏向遊戲
- freeglut——跨平台視窗和鍵盤、滑鼠處理；API 是 GLUT API 的超集，同時也比 GLUT 更新、更穩定
- GLUT——早期的視窗處理庫，已不再維護
支持創建 OpenGL 視窗的還有一些“多媒體庫”，同時還支持輸入、聲音等類似遊戲的程式所需要的功能：
- Allegro 5——跨平台多媒體庫，提供針對遊戲開發的 C API
- SDL——跨平台多媒體庫，提供 C API
- SFML——跨平台多媒體庫，提供 C++ API；同時也提供 C#、Java、Haskell、Go 等語言的綁定
視窗包
- FLTK——小型的跨平台 C++ 視窗組件庫
- Qt——跨平台 C++ 視窗組件庫，提供了許多 OpenGL 輔助對象，抽象掉了桌面版 OpenGL 與 OpenGL ES 之間的區別
- wxWidgets——跨平台 C++ 視窗組件庫
歷史
1980年代，開發可以用在各種各樣圖形硬體上的軟體是個真正的挑戰。通常，軟體開發人員為每種硬體編寫自定義的接口和驅動程式。但這非常昂貴並會導致大量工作的重複。
SGI的競爭對手（包括Sun、惠普和IBM）通過擴展PHIGS標準也能將3D硬體投入市場。這反過來導致SGI市場份額的削弱，因為有越來越多的3D圖形硬體供應商進入市場。為攻占市場，SGI決定把IRIS GL API轉變為一項開放標準，即OpenGL。
然而，SGI擁有大量的軟體客戶，對他們來說從IRIS GL遷移到OpenGL將需要巨額投資。此外，IRIS GL的應用程式接口擁有與3D圖形不相關的函式。例如，它包括視窗、鍵盤和滑鼠的API，部分原因是由於它是在X Window系統和Sun公司的NeWS系統之前開發的。而且，IRIS GL庫由於授權和專利問題並不適合開放。上述種種因素要求SGI繼續支持先進和專有的IRIS Inventor和IRIS Performer應用程式接口。
IRIS GL的限制之一是只能訪問由底層硬體支持的功能。如果圖形硬體不支持一項功能，那么該應用程式將不能使用它。OpenGL通過為硬體不具備的功能提供軟體支持克服了此問題，這就允許應用程式在相對較弱的系統中使用先進的圖形技術。OpenGL標準化了訪問硬體的方式：硬體接口程式的開發（有時也稱為設備驅動程式）交由硬體製造商，而視窗功能委託給底層作業系統。讓大量不同種類的圖形硬體講同一種語言影響深遠，它為軟體開發者進行3D軟體發展提供了更高層次的平台。
1992年，SGI公司領導了OpenGL架構審查委員會（OpenGL ARB）的創建。該委員會由若干公司組成，負責未來OpenGL規範的維護和擴展。
微軟在1995年發布Direct3D，Direct 3D最終成為OpenGL的主要競爭對手。1997年12月17日，微軟和SGI發起華氏溫標項目，旨在統一OpenGL和Direct3D的接口。1998年，惠普加入。後來，由於SGI的財政限制、微軟的戰略以及缺乏行業普遍支持，項目1999年遭棄。
2006年7月，OpenGL架構評審委員會投票決定將OpenGL API標準的控制權交給Khronos Group。
綁定
為了加強它的多語言和多平台特性，已經用很多語言開發了OpenGL的各種綁定和移植。最值得注意的是，Java3D庫已經可以利用OpenGL（另一個選擇可能是DirectX）作為它的硬體加速了。OpenGL官方網頁[1]列出了用於Java、Fortran 90、Perl、Pike、Python、Ada和Visual Basic的多個綁定。
高級功能
OpenGL被設計為只有輸出的，所以它只提供渲染功能。核心API沒有視窗系統、音頻、列印、鍵盤/滑鼠或其他輸入設備的概念。雖然這一開始看起來像是一種限制，但它允許進行渲染的代碼完全獨立於他運行的作業系統，允許跨平台開發。然而，有些集成於原生視窗系統的東西需要允許和宿主系統互動。這通過下列附加API實現：
另外，GLUT庫能夠以可移植的方式提供基本的視窗功能。
版本
OpenGL進化自（而且風格很相似）SGI的早期3D接口IRIS GL。IRIS GL的一個限制是它只能訪問底層硬體提供的特性。如果圖形硬體不支持例如紋理映射這樣的功能，那么應用程式就不能使用它。OpenGL通過在軟體上對硬體不支持的特性提供支持的方法克服了這個問題，允許應用程式在相對低配置的系統上使用高級的圖形特性。Fahrenheit項目是Microsoft和SGI之間的聯合行動，為了統一OpenGL和Direct3D接口的目的。它一開始提出了一些把規則帶給互動3D計算機圖形API世界的承諾，但因為SGI的財政限制，這個項目後來被放棄了。
