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{{distinguish|OpenCL}}
{{Infobox Software
| name = OpenGL
| logo = [[File:OpenGL logo.svg|250px|OpenGL Logo]]
| author = [[矽谷圖形公司]]
| developer = [[Khronos Group]]
| released = {{start date and age|1992|06|30}}
| latest release version = 4.6
| latest release date = {{start date and age|2017|07|31}}
| programming_language = [[C语言]]
| operating_system = [[跨平台]]
| genre = [[應用程序接口]]
| license = 多種<ref name="OpenGL® Licensing and Logos">{{cite web | author = | title = OpenGL® Licensing and Logos | publisher = Silicon Graphics International Corp | date = | accessdate = 2013-12-15 | language = en | url = http://www.sgi.com/products/software/opengl/license.html | archive-url = https://web.archive.org/web/20121101073722/http://www.sgi.com/products/software/opengl/license.html | archive-date = 2012-11-01 | dead-url = yes }}</ref>
| website = {{URL|https://www.opengl.org/}}
}}
'''OpenGL'''（{{langx|en|Open Graphics Library}}，譯名：'''開放圖形庫'''或者“開放式圖形庫”），是用於[[渲染]][[二維計算機圖形|2D]]、[[三維計算機圖形|3D]][[矢量圖形]]的跨[[程式語言|語言]]、[[跨平台]]的[[應用程序編程接口]]（API）。這個接口由近350個不同的函數调用組成，用來從簡單的圖形位元繪製複雜的三維景象。而另一种程式介面系统是仅用于[[Microsoft Windows]]上的[[Direct3D]]。OpenGL常用於[[计算机辅助设计|CAD]]、[[虛擬實境]]、科學視覺化程式和[[電子遊戲開發]]。

OpenGL的高效實現（利用图形加速硬件）存在于[[Microsoft Windows|Windows]]，部分[[UNIX]]平台和[[MacOS]]。這些實現一般由顯示裝置廠商提供，而且非常依賴於該廠商提供的硬體。[[開放原始碼]]函式庫[[Mesa library|Mesa]]是一個純基於軟體的圖形API，它的代码兼容於OpenGL。但是，由于许可证的原因，它只声称是一个“非常相似”的API。

OpenGL规范由1992年成立的OpenGL架构评审委员会（ARB）维护。ARB由一些對建立一个统一的、普遍可用的API特别感兴趣的公司组成。根据OpenGL官方网站，2002年6月的ARB投票成员包括[[3Dlabs]]、[[蘋果公司|Apple Computer]]、[[ATI技術公司|ATI Technologies]]、[[戴尔|Dell Computer]]、{{le|Evans & Sutherland}}、[[Hewlett-Packard]]、[[International Business Machines|IBM]]、[[Intel]]、[[Matrox]]、[[NVIDIA]]、[[Silicon Graphics|SGI]]和[[Sun Microsystems]]，[[Microsoft]]曾是创立成员之一，但已于2003年3月-{退出}-。

== 設計 ==
[[File:Pipeline OpenGL.svg|thumb|500px|圖形管線]]

OpenGL規範描述了繪製2D和3D圖形的抽象[[API]]。儘管這些API可以完全通過軟體實現，但它是為大部分或者全部使用[[硬體加速]]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]][[常數]]（例如，常數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於[[C语言]]，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：[[JavaScript]]綁定的[[WebGL]]（基於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，而且平台無關。規範隻字未提獲得和管理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]]。出於同樣的原因，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規範會定期由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、[[作業系統]]設計人員以及類似[[Mozilla]]和[[谷歌]]的一般性[[科技公司]]。

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數，並且可能放鬆或取消現有的OpenGL函數的限制。然后一个扩展就分成两部分发布：包含扩展函数原型的头文件和作为厂商的[[设备驱动]]。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聯，該標識符基於開發公司的名稱。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，那麼就用EXT標誌符。這種情況更進一步，Khronos Group的架構評審委員（Architecture Review Board，ARB）正式批准該擴展，那麼這就被稱為一個“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範一同發布一系列包含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

== 相關程序庫 ==

早期的 OpenGL 版本会一同发布配套的 [[GLU]] 库，提供一些同时代硬件尚不支持的简单功能。GLU 最后一次更新规格要求是在 1998 年，对[[已弃用]]的 OpenGL 特性有依赖。

还有几个库也建立在OpenGL之上，提供了OpenGL本身没有的功能：
* [[GLFW]]
* [[GLUT]]
* {{Tsl|en|GLEW}}、{{Tsl|en|GLEE}}

特别是，{{Tsl|en|OpenGL Performer}}库——由SGI开发并可以在[[IRIX]]、[[Linux]]和[[Microsoft Windows]]的一些版本上使用，构建于OpenGL，可以建立[[实时计算|实时]]可视化仿真程序。

当开发者需要使用最新的OpenGL扩展时，他们往往需要使用{{Tsl|en|GLEW}}庫或者是{{Tsl|en|GLEE}}库提供的功能，可以在程序的运行期判断当前硬件是否支持相关的扩展，防止程序崩溃甚至造成硬件损坏。這類庫利用[[動態加載]]技術（dlsym、GetProcAddress等函數）搜尋各種擴展的信息。

=== 上下文与窗口套件 ===

OpenGL 上下文（{{langx|en|OpenGL context}}）的创建过程相当复杂，在不同的[[操作系统]]上也需要不同的做法。因此很多游戏开发和用户界面库都提供自动创建 OpenGL 上下文的功能，其中包括 [[SDL]]、[[Allegro]]、{{Tsl|en|SFML}}、[[FLTK]]、[[Qt]] 等。也有一些库是专门用来创建OpenGL窗口的，其中最早的便是 [[GLUT]]，后被[[freeglut]]取代，比较新的也有[[GLFW]]可以使用。<ref>{{cite web |url=https://www.opengl.org/resources/libraries/windowtoolkits/ |title=GLUT-like Windowing toolkits |publisher=Khronos Group |date= |accessdate=2018-07-19 |language=en |archive-date=2018-07-19 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180719054257/https://www.opengl.org/resources/libraries/windowtoolkits/ |dead-url=no }}</ref>

* 以下套件可以用来创建并管理 OpenGL 窗口，也可以管理输入，但几乎没有除此以外的其它功能：
** [[GLFW]]——跨平台窗口和键盘、鼠标、手柄处理；偏向游戏
** [[freeglut]]——跨平台窗口和键盘、鼠标处理；API 是 GLUT API 的超集，同时也比 GLUT 更新、更稳定
** [[GLUT]]——早期的窗口处理库，已不再维护
* 支持创建 OpenGL 窗口的还有一些「多媒体库」，同时还支持输入、声音等类似游戏的程序所需要的功能：
** [[Allegro|Allegro 5]]——跨平台多媒体库，提供针对游戏开发的 C API
** [[SDL]]——跨平台多媒体库，提供 C API
** {{Tsl|en|SFML}}——跨平台多媒体库，提供 C++ API；同时也提供 C#、Java、Haskell、Go 等语言的绑定
* 窗口套件
** [[FLTK]]——小型的跨平台 C++ 窗口组件库
** [[Qt]]——跨平台 C++ 窗口组件库，提供许多OpenGL辅助对象
** [[wxWidgets]]——跨平台 C++ 窗口组件库

== 歷史 ==
'''在20世纪80年代，在没有跨平台库的情况下，开发能够兼容多种图形硬件的软件是一项挑战。软件开发者为每种硬件编写了自定义接口和驱动程序。这种做法成本高昂，导致工作量成倍增加。'''

20世紀90年代初，[[SGI]]成為[[工作站]]3D圖形領域的領導者。其[[IRIS]] GL的API被認為是最先進的科技並成為事實上的行業標準，而基於開放標準的{{link-en|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難於使用並且功能老舊。

SGI的競爭對手（包括[[昇陽電腦|Sun]]、[[惠普]]和[[IBM]]）也能够推出受PHIGS标准扩展支持的三维硬件，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。爲攻佔市場，SGI決定把IRIS GL API轉變為一項開放標準，即OpenGL。

然而，SGI 拥有许多客户，从IRIS GL转向OpenGL对他们而言需要大量投资。此外，IRIS GL包含一些与三维图形无关的API函数。例如，它包含了窗口、键盘和鼠标 API，部分原因是由於它是在[[X Window]]系統和Sun公司的NeWS系統之前開發的。而且，IRIS GL库与SGI专有的图形硬件紧密绑定，由于硬件专利和商业秘密，无法直接开源。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的一个限制是它仅提供底层硬件所支持的功能的访问权限。如果图形硬件不支持某项功能，则应用程序无法使用它。OpenGL通过为硬件不支持的功能提供软件实现克服了这一问题，使得应用程序能够在性能相对较低的系统上使用高级图形功能。OpenGL标准化了对硬件的访问方式，将硬件接口程序（设备驱动程序）的开发责任推给硬件制造商，并将窗口化功能委托给底层操作系统。面对如此多种类的图形硬件，让它们以这种方式“说同一种语言”产生了显著影响，为软件开发者提供了一个更高层次的三维软件开发平台。

1992年，SGI公司領導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規範的維護和擴充。

[[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，微软和SGI启动了{{link-en|Fahrenheit|Fahrenheit (graphics API)}}項目，这是一项联合努力，旨在统一OpenGL和Direct3D接口（并添加场景图 API）。1998年，惠普加入。该项目最初显示出为交互式三维计算机图形 API 领域带来秩序的一些希望，但由于SGI的资金限制、Microsoft的战略考量以及行业支持的普遍缺乏，该项目于 1999 年被放弃。

2006年7月，OpenGL架构审查委员会投票决定将OpenGL API标准的控制权移交给Khronos Group。

== 高级功能 ==
OpenGL被設計為只有輸出的，所以它只提供[[計算機渲染|渲染]]功能。核心[[API]]没有-{zh-cn:[[窗口系统]]; zh-tw:[[視窗系統]]}-、音频、[[数字打印|打印]]、键盘／鼠标或其他[[输入设备]]的概念。雖然这一开始看起来像是一种限制，但它允许进行[[计算机渲染|渲染]]的代码完全独立于他运行的[[操作系统]]，允許跨平台開發。然而，有些整合于原生-{zh-cn:窗口系统; zh-tw:視窗系統}-的东西需要允许和宿主系统交互。这通过下列附加API實現：
* {{link-en|GLX}} - X11（包括透明的網路）
* {{link-en|WGL}} - [[Microsoft]] Windows

另外，[[GLUT]]库能够以可移植的方式提供基本的-{zh-cn:窗口;zh-tw:視窗}-功能。

== 版本 ==
OpenGL进化自（而且风格很相似）SGI的早期3D接口{{link-en|IRIS GL}}。IRIS GL的一个限制是它只能访问底层硬件提供的特性。如果图形硬件不支持例如[[纹理映射]]这样的功能，那么应用程序就不能使用它。OpenGL通过在软件上对硬件不支持的特性提供支持的方法克服了这个问题，允许应用程序在相对低配置的系统上使用高级的图形特性。{{link-en|Fahrenheit图形API|Fahrenheit (graphics API)|Fahrenheit}}项目是Microsoft和SGI之间的联合行动，为了统一OpenGL和Direct3D接口的目的。它一开始提出了一些把规则带给交互3D计算机图形API世界的承诺，但因为SGI的财政限制，这个项目后来被放弃了。

2002年微軟的DirectX 9提出了全新的Shader繪圖功能以及高階著色語言（[[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，但僅加入支援[[GLSL]]的功能。2006年Khronos接手OpenGL，立刻着手發展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日又发布了4.1版本。2011年8月8日发布4.2版本。2013年發佈4.3版。

{| class="wikitable" width="100%"
! 主要版本
! 发布日期
! 重要变更
|-
| 1.1
| 1997年1月
|
|-
| 1.2
| 1998年3月16日
|
|-
| 1.2.1
| 1998年10月14日
|
|-
| 1.3
| 2001年8月14日
|
|-
| 1.4
| 2002年7月24日
|
|-
| 1.5
| 2003年7月29日
|
|-
| 2.0
| 2004年9月7日
|
|-
| 2.1
| 2006年7月2日
|
|-
| 3.0
| 2008年8月11日
|
|-
| 3.1
| 2009年3月24日
|
|-
| 3.2
| 2009年8月3日
|
|-
| 3.3
| 2010年3月11日
|OpenGL 3.3与4.0版一起发布。以体现硬件支持Direct3D 10的可能性。
|-
| 4.0
| 2010年3月11日
|OpenGL 4.0与版本3.3一起发布。它是为硬件设计的，以体现硬件支持Direct3D 11的可能性。

与OpenGL 3.0一样，这个版本的OpenGL包含大量相当无关紧要的扩展，旨在彻底揭示Direct3D 11级硬件的能力。
|-
| 4.1
| 2010年7月26日
|
|-
| 4.2
| 2011年8月8日
| 支持的显卡：NVIDIA GeForce 400系列以上，AMD Radeon HD7000系列以上，[[Intel HD Graphics]] （第7代Ivy Bridge系列以上）
AMD Radeon HD 6000 Series, AMD Radeon HD 7000 Series
* 支持Shaders原子计数器和加载/存储/原子读-修改-写操作的单级纹理着色器。
* 捕捉GPU-tessellated几何变换反馈的结果绘制的多个实例，使复杂的对象进行有效的重新定位和复制。
* 支持修改任意子集的压缩纹理，而无需重新下载整个GPU的纹理，显著的性能改进。
* 支持包装成一个单一的32位值显著降低内存存储和带宽的高效着色处理多个8位和16位值。
|-
| 4.3
| 2012年8月6日
| 支持的显卡：NVIDIA GeForce 400系列以上，AMD Radeon HD5000系列以上，[[Intel HD Graphics]] （第7.5代Haswell系列以上）

* 圍內充分利用GPU的並行計算着色器的圖形管道
* 暗器的存儲緩衝區對象
* 紋理參數查詢
* 作為標準功能的高品質的紋理壓縮ETC2/EAC
* 完全兼容的OpenGL ES3.0的API
* 在應用程序開發過程中調試能力接收調試消息
* 沒有數據複製以不同的方式解釋紋理的紋理意見
* 增加了內存的安全性
* 一個多應用的健壯性擴展
|-
| 4.4
| 2013年7月22日<ref name = "Khronos Releases OpenGL 4.4 Specification">{{cite web | author = | title = Khronos Releases OpenGL 4.4 Specification | publisher = Khronos Group | date = 2013-07-22 | accessdate = 2013-12-15 | language = en | url = https://www.khronos.org/news/press/khronos-releases-opengl-4.4-specification | archive-date = 2013-10-29 | archive-url = https://web.archive.org/web/20131029004225/http://www.khronos.org/news/press/khronos-releases-opengl-4.4-specification | dead-url = no }}</ref>
| 支持的顯示卡：NVIDIA GeForce 400系列以上，AMD Radeon HD5000系列以上，[[Intel HD Graphics]] （第7.5代Haswell系列以上）
* 緩衝區位置控制
* 高效異步查詢
* 着色器可變佈局
* 高效多對象綁定
* 精簡化Direct3D應用的移植
* 非綁定的紋理擴展
* 稀疏紋理擴展
|-
| 4.5
|2014年8月11日<ref name="OpenGL 4.5">{{Cite web |url=http://www.extremetech.com/gaming/187796-opengl-4-5-released-next-gen-opengl-unveiled-cross-platform-mantle-killer-dx12-competitor |title=OpenGL 4.5 released, next-gen OpenGL unveiled: Cross-platform Mantle killer, DX12 competitor |accessdate=2014-08-12 |work= |publisher=ExtremeTech |date=2014-08-11 |archive-date=2014-08-11 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140811205123/http://www.extremetech.com/gaming/187796-opengl-4-5-released-next-gen-opengl-unveiled-cross-platform-mantle-killer-dx12-competitor |dead-url=no }}</ref>
|支持的显卡：NVIDIA GeForce 400系列以上，AMD Radeon HD7000系列以上，[[Intel HD Graphics]] （第8代Broadwell系列以上），[[图睿#Tegra K1系列|Tegra K1]]，[[图睿#Tegra X1系列|Tegra X1]]
* 直接状态访问（DSA） - 对象访问器使查询和修改状态不会将对象绑定到上下文中，从而提高应用程序和中间件的效率和灵活性
* 刷新控制 - 应用程序可以在上下文切换之前控制挂起命令的刷新，实现高性能多线程应用程序
* 鲁棒性 - 为WebGL浏览器等应用程序提供安全平台，包括阻止GPU复位影响任何其他正在运行的应用程序
* OpenGL ES 3.1 API和着色器兼容性 - 可轻松开发和执行桌面系统上最新的OpenGL ES应用程序
|-
|4.6
|2017年7月31日
|支持的显卡：NVIDIA GeForce 400系列以上（理论上可支持）
* SPIR-V着色器
* 各向异性过滤
|}

== 參見 ==
* [[科纳斯组织]]
* [[OpenGL ES]]

== 参考文献 ==
{{Reflist|30em}}

== 外部链接 ==
* [https://www.opengl.org/ OpenGL官方網站]{{Wayback|url=http://www.opengl.org/ |date=20110226000710 }}
* [https://www.khronos.org/ Khronos Group官方網站]{{Wayback|url=http://www.khronos.org/ |date=20090105174640 }}

{{-}}
{{Khronos Group standards}}

{{DEFAULTSORT:OpenGL}}
[[Category:应用程序接口]]
[[Category:计算机图形学]]
[[Category:三维计算机图形学]]
[[Category:图形标准]]
[[Category:OpenGL]]
[[Category:繪圖函式庫]]

OpenGL - 版本历史

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