OpenGL

• Funktionsnamen beginnen alle mit gl

• Befehle werden an Grafikkarte weitergegeben

  • deutlich schnellere 3D-Darstellung als durch reine CPU-Programmierung (Parallelisierung)

• Umsetzung durch Grafikkartentreiber

  • unabhängig von Grafikkarten-Hardware, Betriebssystem, Fenster-Manager

• Befehle sind hardwarenah

• ab Version 3.1: keine Fixed-Function-Pipeline mehr unterstützt

Abwandlungen

• OpenGL ES (Embedded Subsystem)

  • funktionsreduzierte Version für Mobiltelefone, Fernseher, etc.

• WebGL

  • basiert auf OpenGL ES
  • für 3D-Grafik in Webseiten

GLU (OpenGL Utility Library)

• erweitert OpenGL um weitere Funktionen

  • z.B. zum Zeichnen von Kugeln, Zylindern, Kreisen, usw.
  • Kamera- und Texturfunktionen

• nur Bestandteil bis OpenGL Version 3.0

Fenstermanager

• stellen Renderkontext für OpenGL zur Verfügung

• Beispiele

  • GLUT
  • Qt
  • JOGL (Java)

OpenGL als Zustandsmaschine

• Verhalten von (Zeichen-)Befehlen wird vom aktuellen Zustand beeinflusst

• Zustände bleiben gesetzt, bis sie durch andere Befehle verändert werden

• Zustandskombinationen können auf Stack gespeichert und wiederhergestellt werden

  • glPushAttrib()
  • glPopAttrib()

OpenGL-Pipeline (fixed-function)

Framebuffer

• "Leinwand", auf die gezeichnet wird
• Rastergrafik

Vertex Data

• Vertices sind Stützpunkte, die Grafikobjekte beschreiben

  • einzelne Übergabe per glVertex(...)

Per-Vertex Operations (später durch Vertex-Shader ersetzt)

• Transformation der Stützpunkte von globalem in Kamerakoordinatensystem
• Projektion in Kamerabildebene
• Generierung von Normalen oder Texturkoordinaten
• Berechnung von Farben (abhängig von Beleuchtung)

Primitive Assembly & Per-Vertex Post-Processing

• Zusammensetzung von Vertices in Polygone

• Clipping

  • ggf. Hinzufügen zusätzlicher Stützpunkte

• perspektivische Division

  • perspektivische 2D-Abbildung von 3D-Objekten

• Entfernung nicht sichtbarer Primitive

• Skalierung und Verschiebung der erzeugten 2D-Koordinaten

Pixel Data

• beinhaltet Rastergrafik
• z.B. Texturen

• ggf. Bild aus Framebuffer für zweiten Rendering-Durchgang

Pixel Operations (später durch Textur-/Framebuffer-Objekte ersetzt)

• Konvertierung in OpenGL-spezifisches Format

• Bildmanipulationen

  • Skalierung, Rotation, Anpassung der Farbwerte, FIlter, etc.

Texture Assembly

• relevant, wenn Pixel-Daten als Texturen verwendet werden

• Texturen werden in Textur-Objekten gespeichert und mit ID versehen
• Pixel-Daten werden initial auf Grafikkartenspeicher transferiert und können anschließend per ID referenziert werden

Rasterizer

• konvertiert Vertex-Daten oder Pixel-Daten in Fragmente

• wird durch dedizierte Hardware realisiert (Shader Units)

• Fragmente beinhalten interpolierte Attribute

  • Farbwert, Tiefenwert, Textur-Koordinaten, Oberflächennormalen, ...

Per-Fragment Operations (später durch Fragment-Shader ersetzt)

• Texturierung

• Farbgenerierung und Manipulation

• Nebelerzeugung

• optionale Tests

  • Scissor-Test

    • nur festgelegter Bereich?!

  • Alpha-Test

  • Depth-Test

    • welches Fragment liegt am nächsten an der Kamera

  • Stencil-Test

    • Schablone?!

  • Blending

    • Verrechnung mit bereits existierendem Pixelwert

  • Dithering

  • Logische Operationen