OpenGL Core
OpenGL Core is a back-end capable of supporting the latest OpenGL features on Windows, MacOS X and Linux. This scales from OpenGL 3.2 to OpenGL 4.5, depending on the OpenGL driver support.
Enabling OpenGL Core
To set OpenGL Core as your default Graphics API in the Editor or Standalone Player, go to the Player settings (menu: Edit > Project Settings, then select the Player category), and navigate to Other Settings. Disable the Auto Graphics API for Windows property, and choose OpenGLCore from the list. For more details, see Graphics API support.
OpenGL requirements
OpenGL Core has the following minimum requirements:
Mac OS X 10.8 (OpenGL 3.2), MacOSX 10.9 (OpenGL 3.2 to 4.1)
Windows with NVIDIA since 2006 (GeForce 8), AMD since 2006 (Radeon HD 2000), Intel since 2012 (HD 4000 / IvyBridge) (OpenGL 3.2 to OpenGL 4.5)
Linux (OpenGL 3.2 to OpenGL 4.5)
macOS OpenGL driver limitations
However, as Apple restricts the OpenGL version on OS X desktop to 4.1 at most, it does not support all DirectX 11 features (such as Unordered Access Views or Compute Shaders). This means that all shaders that are configured to target Shader Level 5.0 (with #pragma target 50) will fail to load on OS X.
Therefore a new shader target level is introduced: #pragma target gl4.1. This target level requires at least OpenGL 4.1 or DirectX 11.0 Shader Level 5 on desktop, or OpenGL ES 3.1 + Android Extension Pack on mobiles.
OpenGL Core features
The new OpenGL back-end introduces many new features (previously mostly DX11/GLES3 only):
Shader changes
When using the existing #pragma targets, they map to following GL levels:
For including and excluding shader platforms from using a specific shaders, the following #pragma only_renderers / exclude_renderers targets can be used:
OpenGL core profile command line arguments
It’s possible to start the editor or the player with OpenGL using the command line arguments:
Native OpenGL ES on desktop command line arguments
OpenGL ES graphics API is available on Windows machines with Intel or NVIDIA GPUs with drivers supporting OpenGL ES.
Рендеринг 3D графики с помощью OpenGL
Введение
Что такое OpenGL?
OpenGL — cпецификация, определяющая платформонезависимый программный интерфейс для написания приложений, использующих двумерную и трёхмерную компьютерную графику. OpenGL не является реализацией, а только описывает те наборы инструкций, которые должны быть реализованы, т.е. является API.
Каждая версия OpenGL имеет свою спецификацию, мы будем работать начиная с версии 3.3 и до версии 4.6, т.к. все нововведения с версии 3.3 затрагивают мало значимые для нас аспекты. Перед тем как начать писать своё первое OpenGL приложение, рекомендую узнать какие версии поддерживает ваш драйвер(сделать это можно на сайте вендора вашей видеокарты) и обновить драйвер до последней версии.
Устройство OpenGL
OpenGL можно сравнить с большим конечным автоматом, который имеет множество состояний и функций для их изменения. Под состоянием OpenGL в основном имеют ввиду контекст OpenGL. Во время работы с OpenGL мы будем проходить через несколько меняющих состояния функций, которые будут менять контекст, и выполняющие действия в зависимости от текущего состояния OpenGL.
Например, если мы перед отрисовкой передадим OpenGL команду использовать линии вместо треугольников, то OpenGL все последующие отрисовки будет использовать линии, пока мы не изменим эту опцию, или не поменяем контекст.
Объекты в OpenGL
Библиотеки OpenGL написаны на C и имеют многочисленные API к ним для разных языков, но тем не менее это C библиотеки. Множество конструкций из языка С не транслируются в высокоуровневые языки, поэтому OpenGL был разработан с использованием большого количества абстракций, одной из этих абстракций являются объекты.
Объект в OpenGL — это набор опций, который определяет его состояние. Любой объект в OpenGL можно описать его (id) и набором опций, за который он отвечает. Само собой, у каждого типа объектов свои опции и попытка настроить несуществующие опции у объекта приведёт к ошибке. В этом кроется неудобство использования OpenGL: набор опций описывается C подобной структурой идентификатором которого, зачастую, является число, что не позволяет программисту найти ошибку на этапе компиляции, т.к. ошибочный и правильный код семантически неотличимы.
С таким кодом вы будете сталкиваться очень часто, поэтому когда вы привыкнете, что это похоже на настройку конечного автомата, вам станет намного проще. Данный код лишь показывает пример того, как работает OpenGL. В последствии будут представлены реальные примеры.
Но есть и плюсы. Основная фишка этих объектов состоит в том, что мы можем объявлять множество объектов в нашем приложении, задавать их опции и когда бы мы не запускали операции с использованием состояния OpenGL мы можем просто привязать объект с нашими предпочитаемыми настройками. К примеру этом могут быть объекты с данными 3D модели или нечто, что мы хотим на этой модели отрисовать. Владение несколькими объектами позволяет просто переключаться между ними в процессе отрисовки. С таким подходом мы можем сконфигурировать множество объектов нужных для отрисовки и использовать их состояния без потери драгоценного времени между кадрами.
Чтобы начать работать с OpenGL нужно познакомиться с несколькими базовыми объектами без которых мы ничего не сможем вывести на экран. На примере этих объектов мы поймём как связывать данные и исполняемые инструкции в OpenGL.
Базовые объекты: Шейдеры и шейдерные программы.=
Shader — это небольшая программа которая выполняется на графическом ускорителе(GPU) на определённом этапе графического конвейера. Если рассматривать шейдеры абстрактно, то можно сказать, что это этапы графического конвейера, которые:
Но как же выглядит графический конвейер? Очень просто, вот так:
Пока в этой схеме нас интересует только главная вертикаль, которая начинается с Vertex Specification и заканчивается на Frame Buffer. Как уже говорилось ранее, каждый шейдер имеет свои входные и выходные параметры, которые отличаются по типу и количеству параметров.
Кратко опишем каждый этап конвейера, чтобы понимать, что он делает:
| |
Шейдеры OpenGL пишутся на специальном С-подобном языке GLSL из которого они компилируются и линкуются в шейдерную программу. Уже на данном этапе кажется, что написание шейдерной программы это крайне трудоёмкое занятие, т.к. нужно определить 5 ступеней графического конвейера и связать их воедино. К большому счастью это не так: в графическом конвейере по умолчанию определены шейдеры тесселяции и геометрии, что позволяет нам определить всего два шейдера — вершинный и фрагментный (иногда его назвают пиксельным шейдером). Лучше всего рассмотреть эти два шейдера на классическом примере:
Эти два простых шейдера ничего не вычисляют лишь передают данные дальше по конвейеру. Обратим внимение как связаны вершинный и фрагментный шейдеры: в вершинном шейдере объявлена out переменная Color в которую будет записан цвет после выполнения главной функции, в то время как в фрагментном шейдере объявлена точно такая же переменная с квалификатором in, т.е. как и описывалось раньше фрагментный шейдер получает данные из вершинного посредством нехитрого прокидывания данных дальше через конвейер (но на самом деле не всё так просто).
Замечание: Если в фрагментном шейдере не объявить и не проинициализировать out переменную типа vec4, то на экран ничего выводиться не будет.
Внимательные читатели уже заметили объявление входных переменных типа vec3 со странными квалификаторами layout в начале вершинного шейдера, логично предполагать что это входные данные, но откуда нам их взять?
Базовые объекты: Буферы и Вершинные массивы
Я думаю не стоит объяснять что такое буферные объекты, лучше рассмотрим как создать и заполнить буффер в OpenGL.
Ничего сложно в этом нет, привязываем сгенереный буффер к нужному таргету (позже узнаем к какому) и загружаем данные указывая их размер и тип использования.
GL_STATIC_DRAW — данные в буфере изменяться не будут.
GL_DYNAMIC_DRAW — данныe в буфере будут изменяться, но не часто.
GL_STREAM_DRAW — данные в буфере будут изменяться при каждом вызове отрисовки.
Отлчно, теперь в памяти GPU расположенные наши данные, скомпилирована и слинкована шейдерная программа, но остаётся один нюанс: как программа узнает откуда брать входные данные для вершинного шейдера? Данные мы загрузили, но никак не указали откуда шейдерной программе их брать. Эту задачу решает отдельный тип объектов OpenGL — вершинные массивы.
Как и с буферами вершинные массивы лучше рассмотреть на примере их конфигурации
Создание вершинных массивов ничем не отличается от создания других OpenGL объектов, самое интересное начинается после строчки: Вершинный массив (VAO) запоминает все привязки и конфигурации проводимые с ним, в том числе и привязывание буферных объектов для выгрузки данных. В данном примере такой объект всего один, но на практике их может быть несколько. После чего производится конфигурация вершинного атрибута с определённым номером:
Всё теперь мы готовы отрендерить наше первое изображение
Не забудьте привязать VAO и шейдерную программу перед вызовом отрисовки.
Если вы всё сделали правильно, то вы должны получить вот такой результат:
Результат впечатляет, но откуда в треугольнике градиентная заливка, ведь мы указали всего 3 цвета: красный, синий и зелёный для каждой отдельной вершины? Это магия шейдера растеризации: дело в том, что во фрагментный шейдер попадает не совсем то значение Color которое мы установили в вершинном. Вершин мы передаём всего 3, но фрагментов генерируется намного больше (фрагментов ровно столько же сколько закрашенных пикселей). Поэтому для каждого фрагмента берётся среднее из трёх значений Color в зависимости от того насколько близко он находится к каждой из вершин. Это очень хорошо прослеживается у углов треугольника, где фрагменты принимают то значение цвета, которое мы указали в вершинных данных.
Забегая чуть вперёд скажу, что текстурные координаты передаются точно так же, что позволяет с лёгкостью накладывать текстуры на наши примитивы.
Думаю на этом стоит закончить данную статью, самое сложное уже позади, но самое интересное только начинается. Если у вас есть вопросы или вы увидели ошибку в статье, напишите об этом в комментариях, я буду очень признателен.
В следующей статье мы рассмотрим трансформации, узнаем о unifrom переменных и научимся накладывать текстуры на примитивы.
Урок №1. Что такое OpenGL?
Обновл. 30 Окт 2021 |
Перед началом нашего путешествия мы должны определиться с тем, что такое OpenGL.
Что такое OpenGL?
OpenGL (англ. «Open Graphics Library») рассматривается как API (англ. «Application Programming Interface» = «Интерфейс прикладного программирования»), предоставляющий большой набор функций, которые мы можем использовать для управления графикой и изображениями. Если конкретнее, то OpenGL является спецификацией, разработанной и поддерживаемой Khronos Group.
Спецификация OpenGL определяет, каким должен быть результат/вывод каждой функции, и как она должна выполняться. А вот реализация этой спецификации уже зависит от конкретных разработчиков. Поскольку спецификация OpenGL не предоставляет нам подробностей реализации, то, фактически, разработанные версии OpenGL могут иметь разные реализации до тех пор, пока их результаты соответствуют спецификации (и, следовательно, являются одинаковыми для пользователя).
Люди, разрабатывающие библиотеки OpenGL, обычно являются производителями видеокарт. Каждая приобретаемая вами видеокарта поддерживает определенные версии OpenGL, разработанные специально под эту линейку видеокарт. При использовании программного обеспечения от Apple библиотека OpenGL поддерживается, собственно, разработчиками Apple, а в Linux существует целый набор версий графических поставщиков и адаптации от опенсорс-сообщества этих библиотек. Это также означает, что всякий раз, когда OpenGL демонстрирует странное поведение, которого не должно быть, то это, скорее всего, вина производителей видеокарт (или тех, кто разрабатывал/поддерживает эту библиотеку).
Поскольку большинство реализаций OpenGL созданы производителями видеокарт, то всякий раз, когда находится баг в реализации, это обычно решается обновлением драйверов вашей видеокарты. Эти драйверы включают в себя последние версии OpenGL, которые поддерживает ваша видеокарта. Это одна из основных причин, по которой всегда рекомендуется обновлять графические драйверы.
Khronos публично размещает все спецификации документов для всех версий OpenGL. Заинтересованный читатель может посмотреть спецификацию OpenGL версии 3.3 (которую мы и будем использовать) здесь, где он сможет углубиться в детали OpenGL (обратите внимание, что в данной спецификации в основном просто описываются результаты, а не реализации). Эта спецификация также предоставляет отличную справочную информацию для понимания того, какой результат выполнения функций должен быть.
Core-profile vs. Непосредственный режим
В старые времена использование OpenGL означало разработку в непосредственном режиме (так называемом «конвейере фиксированных функций»), который был простым в использовании методом для рисования графики. Большая часть функционала OpenGL была скрыта внутри библиотеки, и разработчики не имели контроля над тем, как OpenGL выполняет свои вычисления. Поскольку разработчики жаждали большей гибкости, то со временем спецификации стали более гибкими; разработчики получили больше контроля над своей графикой. Непосредственный режим действительно прост в использовании и понимании, но он также крайне неэффективен. По этой причине, начиная со спецификации версии 3.2, функционал непосредственного режима начали считать устаревшим, мотивируя тем самым разработчиков перейти на разработку в режиме core-profile, который является разделом спецификации OpenGL с полностью удаленным устаревшим функционалом.
Используя режим core-profile, OpenGL заставляет нас применять современные техники. Всякий раз, когда мы пытаемся использовать одну из устаревших функций OpenGL в режиме core-profile, OpenGL выбрасывает ошибку и останавливает рисование. Преимуществом изучения современного подхода является его гибкость и эффективность. Тем не менее, учить его уже несколько сложнее. Непосредственный режим довольно сильно абстрагировался от реальных операций, выполняемых OpenGL, и, хотя это было легко освоить, трудно понять, как на самом деле работает OpenGL. Современный подход требует от разработчика понимания работы OpenGL и графического программирования, и, хотя это немного сложно, это обеспечивает гораздо большую гибкость и эффективность.
Это также одна из причин, по которой данный туториал более ориентирован на core-profile в OpenGL версии 3.3.
На сегодняшний день доступны более новые версии OpenGL (на момент написания — версия 4.6), поэтому следует логичный вопрос: «Почему я должен изучать OpenGL 3.3, когда уже есть OpenGL 4.6?». Дело в том, что все последующие версии OpenGL, начиная с версии 3.3, добавляют дополнительные полезные возможности в OpenGL без изменения фундаментального ядра/базиса, используемого в OpenGL; более новые версии просто предоставляют несколько более эффективных или полезных способов решения одних и тех же задач. В результате все концепции и техники остаются неизменными при выходе новых версий OpenGL, поэтому изучение OpenGL 3.3 является совершенно справедливым.
Примечание: При использовании функционала самых последних версий OpenGL только самые современные видеокарты смогут запустить ваше приложение. Именно поэтому большинство разработчиков обычно ориентируются на более ранние версии OpenGL и только лишь при необходимости подключают функционал более новых версий.
Расширения в OpenGL
Отличительной особенностью OpenGL является поддержка расширений. Всякий раз, когда графическая компания выкатывает новую методику или новую большую оптимизацию для рендеринга, это часто встречается в расширении, реализованном в драйверах. Если оборудование, на котором работает приложение, поддерживает такое расширение, то разработчик может использовать функционал, предоставляемый этим расширением, для более продвинутой или эффективной графики. Таким образом, графический разработчик уже может использовать новые методы рендеринга, просто проверяя, поддерживается ли данное расширение видеокартой, при этом не дожидаясь, пока OpenGL добавит этот функционал в свою новую версию. Часто, когда расширение является популярным или очень полезным, оно в конечном итоге становится частью новой версии OpenGL.
Разработчик должен знать, доступны ли какие-либо из этих расширений, прежде чем их использовать (или использовать библиотеку расширений OpenGL). Это позволяет разработчику делать вещи лучше или эффективнее в зависимости от того, доступно ли расширение:
Что такое OpenGL?
Введение
OpenGL имеет хорошо продуманную внутреннюю структуру и довольно простой процедурный интерфейс. Несмотря на это с помощью OpenGL можно создавать сложные и мощные программные комплексы, затрачивая при этом минимальное время по сравнению с другими графическими библиотеками.
Основные возможности OpenGL.
Дополнительные библиотеки OpenGL
Несмотря на то, что библиотека OpenGL (сокращённо GL) предоставляет практически все возможности для моделирования и воспроизведения трёхмерных сцен, некоторые из функций, которые требуются при работе с графикой, отсутствуют в стандартной библиотеке OpenGL.. Например, чтобы задать положение и направление камеры, с которой будет наблюдаться сцена, нужно самому рассчитывать модельную матрицу, а это далеко не все умеют. Поэтому для OpenGL существуют так называемые вспомогательные библиотеки.
Первая из этих библиотек называется GLU. Эта библиотека уже стала стандартом и поставляется вместе с главной библиотекой OpenGL. В состав этой библиотеки вошли более сложные функции, например для того чтобы определить цилиндр или диск потребуется всего одна команда. Также в библиотеку вошли функции для работы со сплайнами, реализованы дополнительные операции над матрицами и дополнительные виды проекций.
Есть ещё одна библиотека похожая на GLUT, называется она GLAUX. Это библиотека разработана фирмой Microsoft для операционной системы Windows. Она во многом схожа с библиотекой GLUT, но немного отстаёт от неё по своим возможностям. И ещё один недостаток заключается в том, что библиотека GLAUX предназначена только для Windows, в то время как GLUT поддерживает очень много операционных систем.
Альтернативы OpenGL
Хотя библиотека OpenGL и считается одной из лучших библиотек как для профессионального применения так и для игр, у неё существуют и конкуренты.
Одним из главных конкурентов считается Direct3D из пакета DirectX, разработанный фирмой Microsoft. Direct3D создавался исключительно для игровых приложений. Если сравнивать эти две библиотеки, то нельзя сказать, что одна из них лучше, а другая хуже, у каждой библиотеки имеются свои особенности. Например, если сравнивать их в плане переносимости программ с одной платформы на другую, то Direct3D будет работать только на Intel платформах под управлением операционной системы Windows, в то время программы, написанные с помощью OpenGL можно успешно перенести на такие платформы как Unix, Linux, SunOS, IRIX, Windows, MacOS и многие другие. А вот в плане объектно-ориентированного подхода OpenGL уступает Direct3D. OpenGL работает по принципу конечного автомата, переходя из одного состояния в другое, совершая при этом какие-то преобразования. Ещё одним преимуществом Direct3D является поддержка дешёвого оборудования, OpenGL же поддерживается не на всех графических картах, но для профессиональных ускорителей OpenGL является стандартом де-факто. И ещё, OpenGL легче чем Direct3D для изучения основ графики, OpenGL можно применять например для начального изучения трёхмерной графики.
GLide до недавнего времени тоже являлся довольно широко используемым стандартом для игровых приложений. Этот стандарт создала фирма 3Dfx и библиотека GLide создавалась исключительно для видео ускорителей фирмы 3Dfx Voodoo и была оптимизирована исключительно под них. GLide является более низкоуровневым по отношению к OpenGL и по своим командам похож на него. GLide мало чем отличается от OpenGL по своим возможностям, за исключением некоторых функций, которые специально предназначались для Voodoo ускорителей. Но к сожалению 3Dfx отказалась от этого стандарта, передав его в руки разработчиков открытого программного обеспечения.
Есть ещё несколько библиотек, среди них можно отметить Heidi. Heidi это библиотека или даже лучше сказать драйвер для визуализации трёхмерных сцен, используемый только в 3D Studio Max и только под Windows NT.
Заключение
Заканчивая вводный рассказ про OpenGL хочется подвести некоторые итоги. Итак OpenGL представляет собой единый стандарт для разработки трёхмерных приложений, сочетает в себе такие качества как мощь и в то же время простоту. Мультиплатформенность позволяет без труда переносить программное обеспечение с одной операционной системы в другую. OpenGL предоставляет вам в распоряжение всю мощь аппаратных возможностей, которые вы имеете на данном компьютере и при написании программ вам не нужно будет беспокоится о конкретных деталях используемого оборудования, за вас побеспокоится драйвер OpenGL. OpenGL прекрасно подходит как для профессионалов так и для новичков в области компьютерной графики.
Force opengl что это
Sometimes our game engine (Unity) gives the stutter effect while running in the default (DirectX) mode. You can try enabling OpenGL mode. That can help you to run the game smoother on some configurations.
1. Open your Steam library in the Steam client and right click on the «Graveyard Keeper» game and select «Options» in the popup menu.
2. Click on «Set launch options. » button
3. Enter «-force-opengl» (without quotation marks) in the popup box and press OK.
Then your game will run in the OpenGL mode.
