OpenGL入門學習[十四]
OpenGL從推出到現在，已經有相當長的一段時間了。其間，OpenGL不斷的得到更新。到今天爲止，正式的OpenGL已經有九個版本。(1.0, 1.1, 1.2, 1.2.1, 1.3, 1.4, 1.5, 2.0, 2.1)
每個OpenGL版本的推出，都增加了一些當時流行的或者迫切需要的新功能。同時，到現在爲止，OpenGL是向下兼容的，就是說如果某個功能在一個低版本中存在，則在更高版本中也一定存在。這一特性也爲我們編程提供了一點方便。
當前OpenGL的最新版本是OpenGL 2.1，但是並不是所有的計算機系統都有這樣最新版本的OpenGL實現。舉例來說，Windows系統如果沒有安裝顯卡驅動，或者顯卡驅動中沒有附帶OpenGL，則Windows系統默認提供一個軟件實現的OpenGL，它沒有使用硬件加速，因此速度可能較慢，版本也很低，僅支持1.1版本（聽說Windows Vista默認提供的OpenGL支持到1.4版本，我也不太清楚）。nVidia和ATI這樣的顯卡巨頭，其主流顯卡基本上都提供了對OpenGL 2.1的支持。但一些舊型號的顯卡因爲性能不足等原因，只能支持到OpenGL
2.0或者OpenGL 1.5。Intel的集成顯卡，很多都只提供了OpenGL 1.4（據說目前也有更高版本的了，但是我沒有見到）。
OpenGL 2.0是一次比較大的改動，也因此升級了主版本號。可以認爲OpenGL 2.0版本是一個分水嶺，是否支持OpenGL 2.0版本，直接關係到運行OpenGL程序時的效果。如果要類比一下的話，我覺得OpenGL 1.5和OpenGL 2.0的差距，就像是DirectX 8.1和DirectX 9.0c的差距了。
檢查自己的OpenGL版本
可以很容易的知道自己系統中的OpenGL版本，方法就是調用glGetString函數。
printf("OpenGL 版本：%s\n", version);
glGetString(GL_VERSION);會返回一個表示版本的字符串，字符串的格式爲X.X.X，就是三個整數，用小數點隔開，第一個數表示OpenGL主版本號，第二個數表示OpenGL次版本號，第三個數表示廠商發行代號。比如我在運行時得到的是"2.0.1"，這表示我的OpenGL版本爲2.0（主版本號爲2，次版本號爲0），是廠商的第一個發行版本。
通過sscanf函數，也可以把字符串分成三個整數，以便詳細的進行判斷。
const char* version = (const char*)glGetString(GL_VERSION);
sscanf(version, "%d.%d.%d", &main_version, &sub_version, &release_version);
printf("OpenGL 版本：%s\n", version);
printf("主版本號：%d\n", main_version);
printf("次版本號：%d\n", sub_version);
printf("發行版本號：%d\n", release_version);
glGetString還可以取得其它的字符串。
glGetString(GL_VENDOR); 返回OpenGL的提供廠商。
glGetString(GL_RENDERER); 返回執行OpenGL渲染的設備，通常就是顯卡的名字。
glGetString(GL_EXTENSIONS); 返回所支持的所有擴展，每兩個擴展之間用空格隔開。詳細情況參見下面的關於“OpenGL擴展”的敘述。
版本簡要歷史
版本不同，提供功能的多少就不同。這裏列出每個OpenGL版本推出時，所增加的主要功能。當然每個版本的修改並不只是下面的內容，讀者如果需要知道更詳細的情形，可以查閱OpenGL標準。
OpenGL 1.1
頂點數組。把所有的頂點數據（顏色、紋理座標、頂點座標等）都放到數組中，可以大大的減少諸如glColor*, glVertex*等函數的調用次數。雖然顯示列表也可以減少這些函數的調用次數，但是顯示列表中的數據是不可以修改的，頂點數組中的數據則可以修改。
紋理對象。把紋理作爲對象來管理，同一時間OpenGL可以保存多個紋理（但只使用其中一個）。以前沒有紋理對象時，OpenGL只能保存一個“當前紋理”。要使用其它紋理時，只能拋棄當前的紋理，重新載入。原來的方式非常影響效率。
OpenGL 1.2
三維紋理。以前的OpenGL只支持一維、二維紋理。
像素格式。新增加了GL_BGRA等原來沒有的像素格式。允許壓縮的像素格式，例如GL_UNSIGNED_SHORT_5_5_5_1格式，表示兩個字節，存放RGBA數據，其中R, G, B各佔5個二進制位，A佔一個二進制位。
圖像處理。新增了一個“圖像處理子集”，提供一些圖像處理的專用功能，例如卷積、計算柱狀圖等。這個子集雖然是標準規定，但是OpenGL實現時也可以選擇不支持它。
OpenGL 1.2.1
沒有加入任何新的功能。但是引入了“ARB擴展”的概念。詳細情況參見下面的關於“OpenGL擴展”的敘述。
OpenGL 1.3
壓縮紋理。在處理紋理時，使用壓縮後的紋理而不是紋理本身，這樣可以節省空間（節省顯存）和傳輸帶寬（節省從內存到顯存的數據流量）
多重紋理。同時使用多個紋理。
多重採樣。一種全屏抗鋸齒技術，使用後可以讓畫面顯示更加平滑，減輕鋸齒現象。對於nvidia顯卡，在設置時有一項“3D平滑處理設置”，實際上就是多重採樣。通常可以選擇2x, 4x，高性能的顯卡也可以選擇8x, 16x。其它顯卡也幾乎都有類似的設置選項，但是也有的顯卡不支持多重採樣，所以是0x。
OpenGL 1.4
深度紋理。可以把深度值像像素值一樣放到紋理中，在繪製陰影時特別有用。
輔助顏色。頂點除了有顏色外還有輔助顏色。在使用光照時可以表現出更真實的效果。
OpenGL 1.5
緩衝對象。允許把數據（主要指頂點數據）交由OpenGL保存到較高性能的存儲器中，提高繪製速度。比頂點數組有更多優勢。頂點數組只是減少函數調用次數，緩衝對象不僅減少函數調用次數，還加快數據訪問速度。
遮擋查詢。可以計算一個物體有幾個像素會被繪製到屏幕上。如果物體沒有任何像素會被繪製，則不需要加載相關的數據（例如紋理數據）。
OpenGL 2.0
可編程着色。允許編寫一小段代碼來代替OpenGL原來的頂點操作/片段操作。這樣提供了巨大的靈活性，可以實現各種各樣的豐富的效果。
紋理大小不再必須是2的整數次方。
點塊紋理。把紋理應用到一個點（大小可能不只一個像素）上，這樣比繪製一個矩形可能效率更高。
OpenGL 2.1
可編程着色，編程語言由原來的1.0版本升級爲1.2版本。
緩衝對象，原來僅允許存放頂點數據，現在也允許存放像素數據。
獲得新版本的OpenGL
要獲得新版本OpenGL，首先應該登陸你的顯卡廠商網站，並查詢相關的最新信息。根據情況，下載最新的驅動或者OpenGL軟件包。
如果自己的顯卡不支持高版本的OpenGL，或者自己的操作系統根本就沒有提供OpenGL，怎麼辦呢？有一個被稱爲MESA的開源項目，用C語言編寫了一個OpenGL實現，最新的mesa 7.0已經實現了OpenGL 2.1標準中所規定的各種功能。下載MESA的代碼，然後編譯，就可以得到一個最新版本的OpenGL了。呵呵，不要高興的太早。MESA是軟件實現的，就是說沒有用到硬件加速，因此運行起來會較慢，尤其是使用新版本的OpenGL所規定的一些高級特性時，慢得幾乎無法忍受。MESA不能讓你用舊的顯卡玩新的遊戲（很可能慢得沒法玩），但是如果你只是想學習或嘗試一下新版本OpenGL的各種功能，MESA可以滿足你的一部分要求。
OpenGL擴展
OpenGL版本的更新並不快。如果某種技術變得流行起來，但是OpenGL標準中又沒有相關的規定對這種技術提供支持，那就只能通過擴展來實現了。
廠商在發行OpenGL時，除了遵照OpenGL標準，提供標準所規定的各種功能外，往往還提供其它一些額外的功能，這就是擴展。
擴展的存在，使得各種新的技術可以迅速的被應用到OpenGL中。比如“多重紋理”，它是在OpenGL 1.3中才被加入到標準中的，在OpenGL 1.3出現以前，很多OpenGL實現都通過擴展來支持“多重紋理”。這樣，即使OpenGL版本不更新，只要增加新的擴展，也可以提供新的功能了。這也說明，即使OpenGL版本較低，也不一定不支持一些高版本OpenGL才提供的功能。實際上某些OpenGL 1.5的實現，也可能提供了最新的OpenGL 2.1版本所規定的大部分功能。
當然擴展也有缺點，那就是程序在運行的時候必須檢查每個擴展功能是否被支持，導致編寫程序代碼複雜。
擴展的名字
每個OpenGL擴展，都必須向OpenGL的網站註冊，確認後才能成爲擴展。註冊後的擴展有編號和名字。編號僅僅是一個序號，名字則與擴展所提供的功能相關。
名字用下劃線分爲三部分。舉例來說，一個擴展的名字可能爲：GL_NV_half_float，其意義如下：
第一部分爲擴展的目標。比如GL表示這是一個OpenGL擴展。如果是WGL則表示這是一個針對Windows的OpenGL擴展，如果是GLX則表示這是一個針對linux的X Window系統的OpenGL擴展。
第二部分爲提供擴展的廠商。比如NV表示這是nVidia公司所提供的擴展。相應的還有ATI, IBM, SGI, APPLE, MESA等。
剩下的部分就表示擴展所提供的內容了。比如half_float，表示半精度的浮點數，每個浮點數的精度只有單精度浮點數的一半，因此只需要兩個字節就可以保存。這種擴展功能可以節省內存空間，也節省從內存到顯卡的數據傳輸量，代價就是精確度有所降低。
EXT擴展和ARB擴展
最初的時候，每個廠商都提供自己的擴展。這樣導致的結果就是，即使是提供相同的功能，不同的廠商卻提供不同的擴展，這樣在編寫程序的時候，使用一種功能就需要依次檢查每個可能支持這種功能的擴展，非常繁瑣。
於是出現了EXT擴展和ARB擴展。
EXT擴展是由多個廠商共同協商後形成的擴展，在擴展名字中，“提供擴展的廠商”一欄將不再是具體的廠商名，而是EXT三個字母。比如GL_EXT_bgra，就是一個EXT擴展。
ARB擴展不僅是由多個廠商共同協商形成，還需要經過OpenGL體系結構審覈委員會（即ARB）的確認。在擴展名字中，“提供擴展的廠商”一欄不再是具體的廠商名字，而是ARB三個字母。比如GL_ARB_imaging，就是一個ARB擴展。
通常，一種功能如果有多個廠商提出，則它成爲EXT擴展。在以後的時間裏，如果經過了ARB確認，則它成爲ARB擴展。再往後，如果OpenGL的維護者認爲這種功能需要加入到標準規定中，則它不再是擴展，而成爲標準的一部分。
例如point_parameters，就是先有GL_EXT_point_parameters，再有GL_ARB_point_parameters，最後到OpenGL 1.4版本時，這個功能爲標準規定必須提供的功能，不再是一個擴展。
在使用OpenGL所提供的功能時，應該按照標準功能、ARB擴展、EXT擴展、其它擴展這樣的優先順序。例如有ARB擴展支持這個功能時，就不使用EXT擴展。
在程序中，判斷OpenGL是否支持某個擴展
前面已經說過，glGetString(GL_EXTENSIONS)會返回當前OpenGL所支持的所有擴展的名字，中間用空格分開，這就是我們判斷是否支持某個擴展的依據。
// 判斷OpenGL是否支持某個指定的擴展
// 若支持，返回1。否則返回0。
int hasExtension(const char* name) {
const char* extensions = (const char*)glGetString(GL_EXTENSIONS);
const char* end = extensions + strlen(extensions);
size_t name_length = strlen(name);
while( extensions < end ) {
size_t position = strchr(extensions, ' ') - extensions;
if( position == name_length &&
strncmp(extensions, name, position) == 0 )
return 1;
extensions += (position + 1);
}
return 0;
}
上面這段代碼，判斷了OpenGL是否支持指定的擴展，可以看到，判斷時完全是靠字符串處理來實現的。循環檢測，找到第一個空格，然後比較空格之前的字符串是否與指定的名字一致。若一致，說明擴展是被支持的；否則，繼續比較。若所有內容都比較完，則說明擴展不被支持。
編寫程序調用擴展的功能
擴展的函數、常量，在命名時與通常的OpenGL函數、常量有少許區別。那就是擴展的函數、常量將以廠商的名字作爲後綴。
比如ARB擴展，所有ARB擴展的函數，函數名都以ARB結尾，常量名都以_ARB結尾。例如：
glGenBufferARB（函數）
GL_ARRAY_BUFFER_ARB（常量）
如果已經知道OpenGL支持某個擴展，則如何調用擴展中的函數？大致的思路就是利用函數指針。但是不幸的是，在不同的操作系統中，取得這些函數指針的方法各不相同。爲了能夠在各個操作系統中都能順利的使用擴展，我向大家介紹一個小巧的工具：GLEE。
GLEE是一個開放源代碼的項目，可以從網絡上搜索並下載。其代碼由兩個文件組成，一個是GLee.c，一個是GLee.h。把兩個文件都放到自己的源代碼一起編譯，運行的時候，GLee可以自動的判斷所有擴展是否被支持，如果支持，GLEE會自動讀取對應的函數，供我們調用。
我們自己編寫代碼時，需要首先包含GLee.h，然後才包含GL/glut.h（注意順序不能調換），然後就可以方便的使用各種擴展功能了。
#include <GL/glut.h> // 注意順序，GLee.h要在glut.h之前使用
GLEE也可以幫助我們判斷OpenGL是否支持某個擴展，因此有了GLEE，前面那個判斷是否支持擴展的函數就不太必要了。
示例代碼
讓我們用一段示例代碼結束本課。
我們選擇一個目前絕大多數顯卡都支持的擴展GL_ARB_window_pos，來說明如何使用GLEE來調用OpenGL擴展功能。通常我們在繪製像素時，需要用glRasterPos*函數來指定繪製的位置。但是，glRasterPos*函數使用的不是屏幕座標，例如指定(0, 0)不一定是左下角，這個座標需要經過各種變換（參見第五課，變換），最後纔得到屏幕上的窗口位置。
通過GL_ARB_window_pos擴展，我們可以直接用屏幕上的座標來指定繪製的位置，不再需要經過變換，這樣在很多場合會顯得簡單。
#include <GL/glut.h>
void display(void) {
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
if( GLEE_ARB_window_pos ) { // 如果支持GL_ARB_window_pos
// 則使用glWindowPos2iARB函數，指定繪製位置
printf("支持GL_ARB_window_pos\n");
printf("使用glWindowPos函數\n");
glWindowPos2iARB(100, 100);
} else { // 如果不支持GL_ARB_window_pos
// 則只能使用glRasterPos*系列函數
// 先計算出一個經過變換後能夠得到
// (100, 100)的座標(x, y, z)
// 然後調用glRasterPos3d(x, y, z);
GLint viewport[4];
GLdouble modelview[16], projection[16];
GLdouble x, y, z;
printf("不支持GL_ARB_window_pos\n");
printf("使用glRasterPos函數\n");
glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport);
glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX, modelview);
glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX, projection);
gluUnProject(100, 100, 0.5, modelview, projection, viewport,
&x, &y, &z);
glRasterPos3d(x, y, z);
}
{ // 繪製一個5*5的像素塊
GLubyte pixels[5][5][4];
// 把像素中的所有像素都設置爲紅色
int i, j;
for(i=0; i<5; ++i)
for(j=0; j<5; ++j) {
pixels[i][j][0] = 255; // red
pixels[i][j][1] = 0; // green
pixels[i][j][2] = 0; // blue
pixels[i][j][3] = 255; // alpha
}
glDrawPixels(5, 5, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, pixels);
}
glutSwapBuffers();
}
int main(int argc, char* argv[]) {
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE);
glutInitWindowPosition(100, 100);
glutInitWindowSize(512, 512);
glutCreateWindow("OpenGL");
glutDisplayFunc(&display);
glutMainLoop();
}
可以看到，使用了擴展以後，代碼會簡單得多了。不支持GL_ARB_window_pos擴展時必須使用較多的代碼才能實現的功能，使用GL_ARB_window_pos擴展後即可簡單的解決。
如果把代碼修改一下，不使用擴展而直接使用else裏面的代碼，可以發現運行效果是一樣的。
工具軟件
在課程的最後我還向大家介紹一個免費的工具軟件，這就是OpenGL Extension Viewer（各大軟件網站均有下載，請自己搜索之），目前較新的版本是3.0。
這個軟件可以查看自己計算機系統的OpenGL信息。包括OpenGL版本、提供廠商、設備名稱、所支持的擴展等。
軟件可以查看的信息很詳細，比如查看允許的最大紋理大小、最大光源數目等。
在查看擴展時，可以在最下面一欄輸入擴展的名字，按下回車後即可連接到OpenGL官方網站，查找關於這個擴展的詳細文檔，非常不錯。
可以根據電腦的配置情況，自動連接到對應的官方網站，方便下載最新驅動。（比如我是nVidia的顯卡，則連接到nVidia的驅動下載頁面）
可以進行OpenGL測試，看看運行起來性能如何。
可以給出總體報告，如果一些比較重要的功能不被支持，則會用粗體字標明。
軟件還帶有一個數據庫，可以查詢各廠商、各型號的顯卡對OpenGL各種擴展的支持情況。
小結
本課介紹了OpenGL版本和OpenGL擴展。
OpenGL從誕生到現在，經歷了1.0, 1.1, 1.2, 1.2.1, 1.3, 1.4, 1.5, 2.0, 2.1這些版本。
每個系統中的OpenGL版本可能不同。使用glGetString(GL_VERSION);可以查看當前的OpenGL版本。
新版本的OpenGL將兼容舊版本的OpenGL，同時提供更多的新特性和新功能。
OpenGL在實現時可以通過擴展，來提供額外的功能。
OpenGL擴展有廠家擴展、EXT擴展、ARB擴展。通常應該儘量使用標準功能，其次纔是ARB擴展、EXT擴展、廠家擴展。
GLEE是一個可以免費使用的工具，使用它可以方便的判斷當前的OpenGL是否支持某擴展，也可以方便的調用擴展。
OpenGL Extension Viewer是一個軟件，可以檢查系統所支持OpenGL的版本、支持的擴展、以及很多的詳細信息。
轉自http://www.cppblog.com/doing5552/archive/2009/01/08/71532.html