OpenGL-基础知识（更新中）

news2025/2/13 6:12:43

本文基于The Cherno在Youtube上的OpenGL系列视频总结出的笔记，等这个系列视频学习完后，将更加系统详细的学习《计算机图形学编程（使用OpenGL和C++ 第二版）》这本书。个人认为看cherno的视频上手速度更快，而且他对基本概念和原理的解释非常通俗易懂，对于想快速学习OpenGL的同学很适用。
目前学习进度：9/31。以下编号对应系列视频的编号：

OpenGL-youtube

1

OpenGL是一个规范，类似C++，本身不提供代码，提供那个代码的是GPU供应商，例如NVIDIA/AMD，其驱动中包含了OpenGL的实现，该实现并不开源，即你无法看到其源码

OpenGL相比于Vulcan更简单，更易学？OpenGL是跨平台的

Direct3D接口设计得很好

legacy OpenGL和modern OpenGL的区别是modern更像是一组预设功能，legacy则提供更底层的调用。另外两者的最大区别是着色器（shader）不同，shader是一段运行在GPU上的代码，modern OpenGL的shader是可编程的，legacy则是不可编程的

2

window的图形api是directX/direct3D

OpenGL函数是在GPU驱动文件中的(dll)，而不是某个可以被下载的代码，我们要做的事情是从驱动的dll库中“提取”函数并且得到函数指针从而调用他们，但是这个动作与平台有关，例如window需要一些win32函数来提取dll中的函数，为了跨平台我们需要glew库帮我们处理跨平台的事情，glew是openGL的扩展库，这些库的实现是识别我们的图形驱动类型并找到相应的dll文件并加载函数指针，这些dll文件原本就在我们电脑上。

3 4 5

openGL是一个状态机，pipeline工作方式：为显卡提供绘制需要的数据并存储在GPU上，然后使用shader着色器（在GPU上执行）读取这些数据，并显示在屏幕上。通常绘制图形时我们使用vertex buffer存储数据，我们通过vertext attribute告诉OpenGL这些数据的layout布局，即如何解码/翻译这些数据。

vertex可以包含除了位置之外的其他信息，如颜色，纹理等，这些都是vertex的属性，属性通过index来索引（0，1，2…），如0时位置，1是纹理，它表明了属性在buffer中的layout

void glVertexAttribPointer(
GLuint index,  // 指定当前vertex属性的索引
GLint size,  // 表示当前vertex属性的由几部分(component)组成，只能是1/2/3/4，例如二维坐标size是2，三维坐标size是3
GLenum type,  // 当前vertex属性的数据类型
GLboolean normalized,  //  是否让opengl归一化，例如颜色0-255归一到shader中的[0,1]空间
GLsizei stride,  // vertex的大小，即vertex所有属性相加的大小
const GLvoid * pointer);  // 下一个属性的偏移位置

n个属性就调用glVertexAttribPointer n次

6

如果程序没有提供shader，某些GPU driver会提供默认的shader。
shader是一个运行在GPU上的程序，shader将数据进行解析，从而实现绘制、光照等等效果。
shader类型:

vertex shader。顶点着色器
fragment shader。片段着色器，像素着色器
…
vertext shader和fragment shader覆盖了90%的场景。
OpenGL pipeline（管道）基本工作过程：
在CPU上写入了一系列的数据
将数据送入GPU
(使OpenGL处于某种状态从而)触发draw call()
进入shader stage，即GPU开始处理draw call并在屏幕上绘制
- vertex shader先于fragment shader被调用
  vertex shader的作用是告诉OpenGL我们希望vertex在什么位置，此外vertex shader解析所有vertex attr并将数据传递给下一个shader。vertex shader对每个vertex都会调用一次
  fragment shader的作用是决定每个像素是什么颜色，fragment shader对每个需要绘制的/rasterized(光栅化/栅格化)的像素都会调用一次，例如一个绘制三角形，其内部需要填充的每个像素都会调用一次fragment shader
  由于不同shader的调用次数不同，因此对于某些性能优化的场景，我们应该尽可能地减少在频繁调用的shader中进行不必要的计算。