OpenGL 编程

OpenGL 标志

欢迎来到OpenGL 编程书籍。OpenGL 是一个用于绘制 3D 图形的 API。OpenGL 不是一种编程语言；OpenGL 应用程序通常是用 C 或 C++ 编写的。OpenGL 使您能够轻松地绘制具有吸引力和逼真的 3D 图形。该 API 通常用于与 GPU 交互，以实现硬件加速渲染。

您可以自由地共享和贡献到这个维基教科书：它是以免费文档的精神撰写的，属于全人类。您可以自由地复制、在学校或专业课程中教授它、改进文本、撰写评论甚至新部分。

我们正在寻找贡献者。如果您了解 OpenGL，请随时留下评论、扩展 TODO 部分并撰写新的部分！

简介

1. 关于本书
2. OpenGL 的历史和演变

设置 OpenGL

• 在 GNU/Linux 上安装
• 在 Macintosh 上安装
• 在 Windows 上使用 Code::Blocks 安装
• 为 Android NDK 开发安装
  • 使用 类似 GLUT 的包装器 来执行练习
• 为 iPhone 开发安装
• 安装 GLUT

现代 OpenGL

"现代" OpenGL 指的是 OpenGL 2.1+、OpenGL ES 2.0+ 和 WebGL，它们具有可编程管道和着色器。

基础篇

01		教程 01：初学者介绍，首次深入着色器	02		教程 02：为我们的代码添加更多健壮性，透明度
03		教程 03：将信息传递给着色器：属性、varying 和 uniform	04		教程 04：变换矩阵：定位和旋转
05		教程 05：添加第三维：一个立方体，加上一个相机	06		教程 06：纹理：显示一个木质立方体
07		OBJ 格式：从 Blender 加载 Suzanne 猴子	08		导航：在 3D 空间中导航并操纵我们模型查看器中的对象

教程草稿：即将发布的教程的想法和笔记

光照篇

本系列教程是 GLSL 维基教科书基础光照教程 的 C++ 移植版。

01		漫反射：关于每顶点漫射光照和不同类型和数量的光源	02		镜面高光：关于每顶点光照
03		双面表面（关于双面每顶点光照）	04		平滑镜面高光（关于每像素光照）
05		双面平滑表面（关于双面每像素光照）	06		多个光源（关于用于处理多个光源的 for 循环）

本系列教程是 GLSL 维基教科书基础纹理教程 的 C++ 移植版。

01		纹理球体：关于纹理化球体	02		光照纹理表面：关于漫射光照的纹理
03		光泽纹理：关于光泽映射	04		透明纹理：关于使用 alpha 纹理来丢弃片段、alpha 测试和混合
05		纹理层：关于多纹理

本系列教程是 GLSL 维基教科书关于 3D 纹理教程 的 C++ 移植版。

01		凹凸表面光照：关于法线映射	02		凹凸表面投影：关于视差映射
03		Cookies：关于用于塑造光线的投影纹理映射	04		光衰减：关于光衰减的纹理映射和一般查找表
05		投影仪：关于用于投影仪的投影纹理映射

在 GLSL 维基教科书 中还有更多要移植的教程！

科学篇

01		图表 01：使用顶点缓冲区对象和点精灵绘制简单函数	02		图表 02：绘制来自纹理中数据的图表
03		图表 03：绘制边界和轴线，剪裁	04		图表 04：绘制三维图表
05		图表 05：使用隐藏线消除绘制表面

还有更多内容即将推出。

精选主题

01		虚拟轨迹球：使用鼠标直观地旋转对象	02		包围盒：为编辑或调试目的绘制一个立方体包围您的对象
03		2D-on-3D：硬件加速 2D 编程	04		视频捕捉：使用 apitrace (C++) 或 JavaScript (WebGL) 捕捉您的动画
05		茶时间：从贝塞尔曲面生成高清茶壶	06		模板缓冲区：掩蔽和组合
07		二次曲面：使用一些数学知识创建简单的形状	08		基本文本：使用 FreeType 库渲染文本
09		优化文本渲染：使用包含所有字形的纹理图集	10		对象选择：使用模板缓冲区反投影坐标和对象识别
11		抗锯齿：平滑线条	12		粒子系统：不同类型的粒子系统

后期处理弧

01

概念：如何执行全屏后期处理，第一个使用简单动画波的示例

02

???：下一个效果待定！

迷你传送门

本系列展示了如何使用 OpenGL 分步实现类似 Valve 的传送门的传送系统。

01		迷你传送门：第一个可工作的透视传送门	02		迷你传送门平滑：平滑过渡，了解相机
03		迷你传送门递归：递归传送门 - 在传送门内显示传送门	04		迷你传送门优化：使用剪刀进行优化

Glescraft

本系列展示了如何渲染类似于我的世界的基于体素的世界。

01		Glescraft 1：基本的体素渲染	02		Glescraft 2：移除不必要的体素面
03		Glescraft 3：纹理、光照、雾、透明度	04		Glescraft 4：第一人称相机控制
05		Glescraft 5：仅绘制屏幕上的内容	06		Glescraft 6：添加和移除体素
07		Glescraft 7：使用几何着色器

使用累积缓冲区

01		教程 01：运动模糊	02		教程 02：全屏超采样抗锯齿
03		教程 03：景深	04		教程 04：与顺序无关的透明度

注意：并非所有显卡都支持累积缓冲区

前沿 OpenGL

如果您不针对旧的移动设备或网页，可以升级到 OpenGL (ES) 3.x / 4.x。它引入了新的着色器类型：几何、细分控制和细分评估，以及计算。

01

教程 01：使用几何着色器动态修改和创建顶点

02

教程 02：使用细分进行动态网格质量

以及许多其他功能。

代码质量

01

调试：帮助调试您的 OpenGL 代码的技巧

02

性能：衡量和提高应用程序性能。

附录

• OpenGL ES 2.0 概述：OpenGL ES 2.0（嵌入式系统 OpenGL 2.0）概念及其与普通 OpenGL 的区别
• 从 1.x 迁移到 2.x：如何升级您的代码以使用现代 OpenGL
• 词汇表：所有这些新奇奇怪的词语是什么意思？
• API、库和缩写：所有缩略词之间的关系
• OpenGL 着色语言：GLSL 编程的要素
• 着色器参考：输入和输出变量列表
• 团队：本维基教科书的贡献者
• 下载代码：wikibooks-opengl 代码库

旧版 OpenGL 1.x

"旧版" OpenGL 指的是 OpenGL 1.x 和 OpenGL ES 1.x，具有固定流水线，没有着色器。

入门教程

1. 在 Windows 上设置编程环境
2. 在编程环境中设置 OpenGL
3. 绘制图元
   1. 立即模式
   2. 显示列表
   3. 顶点数组
4. 基本变换
   1. 平移
   2. 旋转
   3. 缩放
   4. 自定义变换

基础

1. 典型 OpenGL 应用程序的结构
2. 绘制矩形
3. 绘制线和点
4. 绘制简单的二维形状
5. OpenGL 命名约定
6. 使用颜色
7. 视图变换
8. 绘制简单的三维对象
9. 透视投影与正交投影

中级

1. 使用法线平滑多边形
2. 添加光照
3. 使用材质
4. 使用纹理
5. 使用mipmap
6. 使用细分绘制复杂多边形

高级

1. 优化 OpenGL 代码
2. 绘制阴影
3. 使用二次曲面绘制
4. 使用 NURBS 和曲线绘制
5. 环境光遮蔽

附录

1. 坐标变换
2. 理解变换矩阵
3. OpenGL 库参考。 gl.h glu.h 和 glut.h 的函数和类型参考
4. 为什么存在 OpenGL 以及它擅长什么
5. 从 1.x 迁移到 2.x：如何升级您的代码以使用现代 OpenGL

外部链接

维基教科书

相关维基教科书

• GLSL 编程 : 关于在 Unity 3 和 Blender 2.5 中使用 OpenGL 着色语言 (GLSL) 的维基教科书，其中包含大量关于光照和纹理的信息
• Blender 3D：新手到专家: 关于使用 Blender 3D 建模环境的综合书籍
• 一个开源的跨平台 IDE，用于探索使用 GLSL 在 GPU 上进行基于像素的图形
  • Fragmentarium
  • Shadertoy

移植

以下网站提供教程到其他编程语言或平台的转换

• 官方代码仓库 包含主要的 SDL2 版本，以及 GLUT 和 WebGL 移植版本
• 移植到轻量级 Java 游戏库 (LWJGL) (博客)
• 这不是真正的移植，而是作者在学习教程时添加了注释，并逐步更新了教程代码

免费许可的文档和示例

• OpenGL ES 2.0 参考页面: 官方参考手册页面，SGI 免费软件 B 许可证
• 学习现代 3D 图形编程: 另一个现代 OpenGL 教程，需要 v3.3 或更高版本，MIT 许可证 (源代码仓库)
• 学习 OpenGL ES: 详细的，分步骤的 OpenGL ES 教程，使用 Java 语言编写，适用于 Android 平台，以及一些 WebGL 内容，CC BY-SA 3.0 许可证 (源代码仓库 − Apache 许可证 2.0)
• OpenGL 示例包: 使用 C++ 语言编写，基于“核心配置文件”规范，旨在简化对新 OpenGL 版本和功能的升级，MIT 许可证 (源代码仓库)
• OpenGL 3.3 的介绍和示例

Template:Fix/category: GFDL 许可证

• 现代 OpenGL 常见问题解答: GFDL 许可证
• OpenGLContext Python 教程: 使用 PyOpenGL 的基础教程 (BSD 风格的许可证)
• Paul 的项目: OpenGL 1.x，两个关于阴影映射和凹凸映射的教程，代码在 MIT 许可证下发布
• WebGL
  • Gregg Tavares 的 WebGL 文章: 详细的二维和三维基础知识，重点关注矩阵运算；大量图表和交互式动画 (源代码 − MIT 许可证)
  • Mozilla 开发者网络上的 WebGL: WebGL 概述，包括嵌入视频；文章采用 CC BY-SA 许可证，源代码采用 MIT 许可证和公有领域许可证
  • three.js: 使用 three.js WebGL 框架的演示集合；源代码 采用 MIT 许可证，但模型/数据可能是非自由的

非自由许可的文档

• NeHe 的 OpenGL 教程: OpenGL 1.x
• 使用 C++ 和 Windows API 的 OpenGL 基础教程合集: OpenGL 1.x
• ZeusCMD OpenGL 教程: OpenGL 1.x
• OpenGL 编程示例: OpenGL 1.x,

网站

• OpenGL 光照模型教程，附示例
• 官方 OpenGL 网站
• Mesa，一个开源的 3D 图形库，几乎与 OpenGL 相同

进一步阅读

• OpenGL 架构审查委员会等：《OpenGL 编程指南：OpenGL 学习官方指南，第二版，第五版》，Addison-Wesley，ISBN 0-321-33573-2
• OpenGL 架构审查委员会等：《OpenGL 参考手册：OpenGL 官方参考文档，1.4 版》，Addison-Wesley，ISBN 0-321-17383-X
• Wright, Richard S. Jr 和 Lipchak, Benjamin：《OpenGL 超级宝典，第三版》，Sams 出版社，ISBN 0-672-32601-9

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