OpenGL（Open Graphics Library），又名三維圖形庫或開放式圖形庫，是一種跨平臺跨編程語言的3D圖形應用程序接口，通過OpenGL繪制的三維場景有較強的真實感。
OpenGL的前身為SGI公司開發的IRISGL，SGI公司在IRISGL基礎上于1992年7月發布了OpenGL的1.0 版本，后來OpenGL的1.0版本成為工業標準。OpenGL作為一個底層圖形庫，是由近350個不同的函數調用構成，用戶可以通過這些函數對圖形硬件所支持的各種功能進行響應和控制，用來繪制從簡單的圖形到比較復雜的三維景象。OpenGL自身不支持高端的造型指令，而是利用基本的幾何圖形元素，如點、線和多邊形來完成高端幾何模型的造型。OpenGL可以實現的功能有繪制圖形、變換操作、顏色模式、光照和材質處理、位圖與圖像增強、紋理映射、交互與動畫等。
OpenGL可以支持不同的編程語言和硬件平臺，已被廣泛地應用于CAD/CAM、三維動畫、數字圖像處理、虛擬現實、科學可視化程序和電子游戲開發等領域，三維動畫軟件3D Studio Max就是突出的代表。無論是在PC機上，還是在工作站甚至是大型機和超級計算機上，OpenGL都能表現出它的高性能和強大威力。
簡介
OpenGL的高效實現（利用了圖形加速硬件）存在于Windows，部分UNIX平臺和Mac OS。這些實現一般由顯示設備廠商提供，而且非常依賴于該廠商提供的硬件。開放源代碼庫Mesa是一個純基于軟件的圖形API，它的代碼兼容于OpenGL。但是，由于許可證的原因，它只聲稱是一個“非常相似”的API。
OpenGL規范由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 計算機、ATI Technologies、戴爾股份有限公司 Computer、Evans & Sutherland、Hewlett-Packard、IBM、英特爾、matrox、英偉達、SGI和Sun Microsystems，微軟曾是創立成員之一，但已于2003年3月退出。
設計
圖形管線
OpenGL規范描述了繪制2D和3D圖形的抽象API。盡管這些API可以完全通過軟件實現，但它是為大部分或者全部使用硬件加速而設計的。
OpenGL的API定義了若干可被客戶端程序調用的函數，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）。雖然這些函數的定義表面上類似于C編程語言，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：ECMAScript綁定的WebGL（基于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，而且平臺無關。規范只字未提獲得和管理OpenGL上下文相關的內容，而是將這些作為細節交給底層的窗口系統。出于同樣的原因，OpenGL純粹專注于渲染，而不提供輸入、音頻以及窗口相關的API。
OpenGL是一個不斷進化的API。新版OpenGL規范會定期由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，包括顯卡廠商、操作系統設計人員以及類似Mozilla Application Suite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，并且可能放松或取消現有的OpenGL函數的限制。然后一個擴展就分成兩部分發布：包含擴展函數原型的頭文件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系，該標識符基于開發公司的名稱。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標志符。這種情況更進一步，Khronos Group的架構評審委員（建筑 Review Board，ARB）正式批準該擴展，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文件。OpenGL架構評審委員會隨規范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
程序庫
早期的 OpenGL 版本會一同發布配套的GLU庫，提供一些同時代硬件尚不支持的簡單功能。GLU 最后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
??GLUT
??GLEW、GLEE
特別是，OpenGL Performer庫——由SGI開發并可以在IRIX、Linux和Microsoft Windows的一些版本上使用，構建于OpenGL，可以創建實時可視化仿真程序。
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，可以在程序的運行期判斷當前硬件是否支持相關的擴展，防止程序崩潰甚至造成硬件損壞。這類庫利用動態加載技術（dlsym、GetProcAddress等函數）搜索各種擴展的信息。
上下文與窗口包
OpenGL 上下文（英語：OpenGL context）的創建過程相當復雜，在不同的操作系統上也需要不同的做法。因此很多游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 窗口的，其中最早的便是GLUT，后被freeglut取代，比較新的也有GLFW可以使用。
??以下包可以用來創建并管理 OpenGL 窗口，也可以管理輸入，但幾乎沒有除此以外的其它功能：
??freeglut——跨平臺窗口和鍵盤、鼠標處理；API 是 GLUT API 的超集，同時也比 GLUT 更新、更穩定
??GLUT——早期的窗口處理庫，已不再維護
??支持創建 OpenGL 窗口的還有一些“多媒體庫”，同時還支持輸入、聲音等類似游戲的程序所需要的功能：
??Allegro 5——跨平臺多媒體庫，提供針對游戲開發的 C API
??SDL——跨平臺多媒體庫，提供 C API
??SFML——跨平臺多媒體庫，提供 C++ API；同時也提供 C#、Java、Haskell、Go 等語言的綁定
??窗口包
??FLTK——小型的跨平臺 C++ 窗口組件庫
??Qt——跨平臺 C++ 窗口組件庫，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——跨平臺 C++ 窗口組件庫
歷史
1980年代，開發可以用在各種各樣圖形硬件上的軟件是個真正的挑戰。通常，軟件開發人員為每種硬件編寫自定義的接口和驅動程序。但這非常昂貴并會導致大量工作的重復。
20世紀90年代初，SGI成為工作站3D圖形領域的領導者。其IRISGL的API被認為是最先進的科技并成為事實上的行業標準，而基于開放標準的PHIGS則相形見絀。IRIS GL更容易使用，而且還支持即時模式的渲染。相比之下，PHIGS難于使用并且功能老舊。
SGI的競爭對手（包括Sun、惠普和IBM）通過擴展PHIGS標準也能將3D硬件投入市場。這反過來導致SGI市場份額的削弱，因為有越來越多的3D圖形硬件供應商進入市場。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擁有大量的軟件客戶，對他們來說從IRIS GL遷移到OpenGL將需要巨額投資。此外，IRIS GL的應用程序接口擁有與3D圖形不相關的函數。例如，它包括窗口、鍵盤和鼠標的API，部分原因是由于它是在X Window系統和太陽微系統的NeWS系統之前開發的。而且，IRIS GL庫由于授權和專利問題并不適合開放。上述種種因素要求SGI繼續支持先進和專有的IRIS Inventor和IRIS Performer應用程序接口。
IRIS GL的限制之一是只能訪問由底層硬件支持的功能。如果圖形硬件不支持一項功能，那么該應用程序將不能使用它。OpenGL通過為硬件不具備的功能提供軟件支持克服了此問題，這就允許應用程序在相對較弱的系統中使用先進的圖形技術。OpenGL標準化了訪問硬件的方式：硬件接口程序的開發（有時也稱為設備驅動程序）交由硬件制造商，而窗口功能委托給底層操作系統。讓大量不同種類的圖形硬件講同一種語言影響深遠，它為軟件開發者進行3D軟件發展提供了更高層次的平臺。
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規范的維護和擴展。
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。后來，由于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臺特性，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）作為它的硬件加速了。OpenGL官方網頁[1]列出了用于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沒有窗口系統、音頻、打印、鍵盤/鼠標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于他運行的操作系統，允許跨平臺開發。然而，有些集成于原生窗口系統的東西需要允許和宿主系統交互。這通過下列附加API實現：
??GLX- X11（包括透明的網上）
??WGL-MicrosoftWindows
另外，GLUT庫能夠以可移植的方式提供基本的窗口功能。
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件提供的特性。如果圖形硬件不支持例如紋理映射這樣的功能，那么應用程序就不能使用它。OpenGL通過在軟件上對硬件不支持的特性提供支持的方法克服了這個問題，允許應用程序在相對低配置的系統上使用高級的圖形特性。Fahrenheit項目是微軟和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交互3D計算機圖形API世界的承諾，但因為SGI的財政限制，這個項目后來被放棄了。
2002年微軟的DirectX 9提出了全新的Shader繪圖功能以及高端GLSL（HLSL），OpenGL霸主地位開始被瓦解。這使得3DLabs了解到必須開發全新的OpenGL 2.0版本，但僅加入支持GLSL的功能。2006年Khronos接手OpenGL，立刻著手發展Longs Peak與Mount Evans。2008年推出OpenGL 3，但評價普遍不高。
2010年3月10日, OpenGL同時推出了3.3和4.0版本，同年7月26日又發布了4.1版本。2011年8月8日發布4.2版本。2013年發布4.3版。
參見
??Khronos 基團
??OpenGL ES
參考資料 >
OpenGL圖形編程接口.中國大百科全書.2024-03-01