Interactuar con la unidad de procesamiento gráfico de un sistema
OpenGL es un estándar abierto mantenido por el Grupo Khronos, no controlado por ninguna corporación. Se utiliza para representar gráficos en muchos ordenadores de sobremesa, dispositivos móviles y consolas de videojuegos, así como en muchos otros tipos de dispositivos integrados que van desde equipos médicos hasta instrumentación aeroespacial.A menudo se compara con DirectX, que es una API propietaria de Microsoft. Sirve para lo mismo que OpenGL, pero sólo para plataformas Windows. DirectX suele ser más frecuente en los sistemas de juego de PC que OpenGL porque, originalmente, DirectX era exclusivo de los sistemas operativos Windows, mientras que muchos otros sistemas operativos tienen acceso a los controladores de OpenGL.
La arquitectura de OpenGL consta de una biblioteca de funciones genéricas, que se encarga de la representación de gráficos en general, y una API que define los aspectos específicos de la plataforma. La biblioteca permite a los programadores utilizarla con cualquier sistema operativo o sistema de ventanas compatible.
¿Qué es la arquitectura de OpenGL?
La API facilita el uso de las funciones de OpenGL al eliminar los problemas de multiplicidad de plataformas, como las diferentes capacidades del hardware gráfico, los diferentes sistemas de ventanas y los controladores de dispositivos gráficos del sistema operativo. Además, la arquitectura de OpenGL aprovecha un diseño en capas que facilita su ampliación en el futuro sin romper la compatibilidad con dispositivos de hardware antiguos.
La interfaz de OpenGL funciona con el cliente-lado de la biblioteca API en implementaciones básicas, que no incluye código específico de hardware. La biblioteca se compone de los pasos necesarios para establecer el estado, las rutinas de utilidad para gestionar los recursos y el acceso a otras funciones del sistema. Además, proporciona una abstracción de software de los dispositivos gráficos al renderizarlos en un mapa de bits de memoria 2D de área local.
Incluso en el hardware que lo soporta, o utilizando extensiones OpenGL específicas del proveedor, las funciones OpenGL utilizan APIs gráficas específicas de la plataforma que permiten al programador acceder a las capacidades del hardware gráfico.
Incluso en el hardware que lo soporta, muchas funciones no son implementadas por todos los dispositivos disponibles. En estos casos, se utiliza la implementación genérica de una función OpenGL. Por ejemplo, en algunos casos, las escenas 3D de bajo nivel necesitan ser renderizadas a partir de más de un tipo de primitiva (triángulos, líneas, puntos). OpenGL permite que el código del usuario proporcione una función de devolución de llamada personalizada que el sistema llama para determinar cómo se dibuja cada primitiva.
¿Cómo está organizada la API de OpenGL?
La organización de la API de OpenGL está dividida en distintos módulos definidos por cabeceras separadas. Todos los archivos de cabecera que contienen referencias a funciones accesibles externamente están reunidos en un directorio de nivel superior gl. La convención de nomenclatura para las funciones es el nombre del archivo de cabecera menos la extensión, por lo que, por ejemplo, contiene todo el núcleo de la API de OpenGL. Esto incluye definiciones para cada símbolo y tipo utilizado en los archivos de cabecera de la API contenidos en este directorio.
Cada extensión de OpenGL (cada característica distinta que se puede añadir a OpenGL) define su propio conjunto de funciones agrupadas en una biblioteca de extensiones. Las extensiones del núcleo forman parte de la especificación oficial de OpenGL, y esta lista se actualiza frecuentemente con los últimos estándares de la industria.
Hay muchas otras extensiones específicas de proveedores o de código abierto que puedes utilizar para ampliar la funcionalidad de OpenGL, como la extensión GL_EXT_debug_marker proporcionada por la Mesa Graphics Library y utilizada por varias distribuciones de Linux.
¿Para qué no sirve OpenGL?
El uso de la API OpenGL es lento en comparación con las APIs de nivel inferior, lo que lo hace inviable para juegos que requieran un rendimiento en tiempo real. Sin embargo, se puede utilizar OpenGL en combinación con APIs de menor nivel para mejorar la velocidad de ciertas tareas de renderizado.
OpenGL también tiene una serie de características peligrosas para los desarrolladores sin el nivel adecuado de experiencia, creando formas fáciles de entrar en bugs, como condiciones de carrera y renderizado inconsistente entre back-ends específicos del sistema de ventanas.
¿Qué es la tubería de renderizado de OpenGL?
La tubería de renderizado de OpenGL funciona con bloques de datos llamados "primitivas". Las primitivas se dibujan como mallas compuestas por uno o más vértices, y cada vértice contiene sus propios datos de posición, color y coordenadas de textura. El núcleo del proceso de renderizado de OpenGL es la etapa de procesamiento de vértices. Es aquí donde los datos de los vértices especificados por la aplicación se transforman y se proyectan en el plano 2D de la ventana.
Los siguientes pasos en el pipeline se realizan sobre una base por fragmento, en lugar de por vértice o por primitivo. Estos pasos implican hasta cuatro cálculos más: interpolación, recorte, transformación de la ventana gráfica y, por último, la etapa de rasterización.
El último paso del proceso de renderizado, la etapa de procesamiento de fragmentos, es donde se mantiene la mayor parte del estado de los gráficos para que los pasos posteriores del proceso de renderizado puedan utilizar esta información. Los datos de cada fragmento generado durante la rasterización se leen de nuevo desde la memoria y se pasan a esta función.
Es accesible y completo
OpenGL es indudablemente completo. Proporciona acceso a prácticamente cualquier característica relacionada con los gráficos que se pueda imaginar (incluyendo cosas como la representación de fuentes), y el número de extensiones sigue creciendo. Proporciona una interfaz estándar para todos los programas escritos en OpenGL, lo que facilita la escritura de software portátil.
Con el tiempo, OpenGL ha crecido más allá de sus raíces de bajo nivel impulsadas por la eficiencia y se ha transformado en una API de renderizado de alto nivel en tiempo real.
