Grundlagen

OpenGL bietet eine Schnittstelle zwischen dem Anwenderprogramm und der Grafikhardware eines Computers zum Modellieren und Projizieren von dreidimensionalen Objekten. Diese Schnittstelle enthält

• 200 Befehle in der OpenGL Library (beginnen mit gl) zum Verwalten von elementaren geometrischen Primiviten wie Punkte, Linien, Polygone, Bezierkurven und ihrer Attribute wie Farben und Normalenvektoren.
• 50 Befehle in der OpenGL Utility Library (beginnen mit glu) zum Verwalten von NURBS (non uniform rational b-splines) und quadrics (Körper mit durch quadratische Gleichungen beschreibbaren Oberflächen, z.B. Kugel, Zylinder) sowie zum vereinfachten Manipulieren von Projektionsmatrizen.

OpenGl enthält keine Routinen zur Benutzerein- und -ausgabe und zur Kommunikation mit dem (plattformspezifischen) Fenstersystem. Hierfür sind zuständig

• 30 Befehle im OpenGL Utility Toolkit (beginnen mit glut) zur Anbindung der von OpenGl gerenderten Ausgabe an das jeweilige Fenstersystem und zum Verwalten von höheren geometrischen Objekten wie Kugel, Kegel, Torus und Teapot.

Bei manchen OpenGl-Implementationen (z.B. X Window System) kann die Berechnung der Grafik und ihre Ausgabe auf verschiedenen Rechnern stattfinden. Der Klient ruft hierbei ein OpenGl-Kommando auf, mit Hilfe eines Protokolls wird es übertragen und der Server setzt es in ein Bild um. Um die Kommunikationsbandbreite zu minimieren, arbeitet OpenGl als Zustandsmaschine. Dies bedeutet, daß einmal gesetzte Zustände (z.B. die Vordergrundfarbe) bis zu ihrem Widerruf beibehalten werden. Auch können komplexe geometrische Figuren unter einem Namen in einer Display-Liste eingetragen werden, so daß sie im Falle einer Wiederverwendung nicht erneut übertragen werden müssen sondern unter Angabe ihres Namens ausgewertet werden können.

Abbildung 21.1: OpenGl Rendering Pipeline

Die Bestandteile der OpenGl Rendering Pipeline lauten:

• Vertex data (Knoten) oder Pixel data (Pixel) sind definierende Bestandteile eines zu berechnenden Bildes.
• display lists referenzieren Vertex und Pixel data.
• Pixel operations regeln das Pre- und Postprocessing von Pixeldaten.
• evalutators approximieren die durch Kontrollpunkte definierten parametrischen Kurven und Oberflächen zu Polygonzügen und Flächen samt Normalenvektoren.
• Per Vertex operations transformieren 3D-Welt-Koordinaten nach Vorgabe der syntetischen Kamera.
• Primitive Assembly erledigt clipping und backface removal.
• Texture Assembly bildet benutzerdefinierte Texturen auf Objekte ab.
• Rasterization überführt geometrische Daten und Pixelmengen zu fragments, welche die für eine Bildschirmkoordinate relevanten Informationen aufsammeln.
• per fragment operations bilden den Inhalt eines Fragments unter Berücksichtigung des Tiefenpuffers und unter Anwendung von Nebel- und Alpha-Masken auf eine Bildschirmkoordinate im Frame buffer ab.