OpenGL ( Open Graphics Library [4] ) es una interfaz de programación de aplicaciones (API) multiplataforma y multilenguaje para renderizar gráficos vectoriales 2D y 3D . La API se utiliza normalmente para interactuar con una unidad de procesamiento gráfico (GPU) para lograr una renderización acelerada por hardware .
Silicon Graphics, Inc. (SGI) comenzó a desarrollar OpenGL en 1991 y lo lanzó el 30 de junio de 1992. [5] [6] Se utiliza para una variedad de aplicaciones, incluido el diseño asistido por computadora (CAD), los videojuegos , la visualización científica , la realidad virtual y la simulación de vuelo . Desde 2006, OpenGL ha sido administrado por el consorcio tecnológico sin fines de lucro Khronos Group . [7]
La especificación OpenGL describe una interfaz de programación de aplicaciones (API) abstracta para dibujar gráficos 2D y 3D. Está diseñada para implementarse en su mayor parte o en su totalidad mediante aceleración de hardware, como una GPU , aunque es posible que la API se implemente en su totalidad en software que se ejecuta en una CPU .
La API se define como un conjunto de funciones que pueden ser llamadas por el programa cliente, junto con un conjunto de constantes enteras con nombre (por ejemplo, la constante GL_TEXTURE_2D, que corresponde al número decimal 3553). Aunque las definiciones de funciones son superficialmente similares a las del lenguaje de programación C , son independientes del lenguaje. Como tal, OpenGL tiene muchos enlaces de lenguaje , algunos de los más notables son el enlace de JavaScript WebGL (API, basada en OpenGL ES 2.0 , para renderizado 3D desde un navegador web ); los enlaces de C WGL , GLX y CGL ; el enlace de C proporcionado por iOS ; y los enlaces de Java y C proporcionados por Android .
Además de ser independiente del lenguaje, OpenGL también es multiplataforma. La especificación no dice nada sobre el tema de la obtención y gestión de un contexto OpenGL, dejando esto como un detalle del sistema de ventanas subyacente . Por la misma razón, OpenGL se ocupa exclusivamente de la representación, y no proporciona API relacionadas con la entrada, el audio o las ventanas.
OpenGL ya no se encuentra en desarrollo activo, mientras que entre 2001 y 2014, la especificación OpenGL se actualizaba principalmente de forma anual, con dos lanzamientos (3.1 y 3.2) en 2009 y tres (3.3, 4.0 y 4.1) en 2010, la última especificación OpenGL 4.6 se lanzó en 2017, después de una pausa de tres años, y se limitó a la inclusión de once extensiones ARB y EXT existentes en el perfil principal. [8]
El desarrollo activo de OpenGL se abandonó en favor de la API Vulkan , lanzada en 2016 y con el nombre en código glNext durante el desarrollo inicial. En 2017, Khronos Group anunció que OpenGL ES no tendría nuevas versiones [9] y desde entonces se ha concentrado en el desarrollo de Vulkan y otras tecnologías. [10] [11] Como resultado, ciertas capacidades ofrecidas por las GPU modernas, por ejemplo, el trazado de rayos , no son compatibles con el estándar OpenGL. Sin embargo, se puede proporcionar compatibilidad con funciones más nuevas a través de las extensiones OpenGL específicas del proveedor. [12] [13]
El Grupo Khronos publica nuevas versiones de las especificaciones OpenGL, cada una de las cuales amplía la API para admitir varias funciones nuevas. Los detalles de cada versión se deciden por consenso entre los miembros del Grupo, incluidos fabricantes de tarjetas gráficas, diseñadores de sistemas operativos y empresas de tecnología en general como Mozilla y Google . [14]
Además de las características requeridas por la API principal, los proveedores de unidades de procesamiento gráfico (GPU) pueden proporcionar funcionalidad adicional en forma de extensiones . Las extensiones pueden introducir nuevas funciones y nuevas constantes, y pueden relajar o eliminar restricciones sobre las funciones OpenGL existentes. Los proveedores pueden usar extensiones para exponer API personalizadas sin necesidad de soporte de otros proveedores o del Grupo Khronos en su conjunto, lo que aumenta enormemente la flexibilidad de OpenGL. Todas las extensiones se recopilan en el Registro OpenGL y están definidas por él. [15]
Cada extensión está asociada a un identificador corto, basado en el nombre de la empresa que la desarrolló. Por ejemplo, el identificador de NvidiaGL_NV_half_float es NV, que es parte del nombre de la extensión , la constante GL_HALF_FLOAT_NVy la función glVertex2hNV(). [16] Si varios proveedores acuerdan implementar la misma funcionalidad utilizando la misma API, se puede lanzar una extensión compartida, utilizando el identificador EXT. En tales casos, también podría suceder que el Comité de Revisión de Arquitectura del Grupo Khronos dé a la extensión su aprobación explícita, en cuyo caso se utiliza el identificador ARB. [17]
Las características introducidas por cada nueva versión de OpenGL generalmente se forman a partir de las características combinadas de varias extensiones ampliamente implementadas, especialmente extensiones de tipo ARB o EXT.
La Junta de Revisión de Arquitectura OpenGL publicó una serie de manuales junto con la especificación que se han actualizado para seguir los cambios en la API. Estos manuales se conocen comúnmente por los colores de sus portadas:
Libros históricos (pre-OpenGL 2.0):
La documentación de OpenGL también es accesible a través de su página web oficial. [18]
Las primeras versiones de OpenGL se lanzaron con una biblioteca complementaria llamada OpenGL Utility Library (GLU). Proporcionaba funciones simples y útiles que probablemente no se admitirían en el hardware contemporáneo, como la creación de teselas y la generación de mapas MIP y formas primitivas . La especificación GLU se actualizó por última vez en 1998 y depende de funciones de OpenGL que ahora están obsoletas .
Dado que la creación de un contexto OpenGL es un proceso bastante complejo y que varía entre sistemas operativos , la creación automática de un contexto OpenGL se ha convertido en una característica común de varias bibliotecas de desarrollo de juegos e interfaz de usuario , incluidas SDL , Allegro , SFML , FLTK y Qt . Se han diseñado algunas bibliotecas únicamente para producir una ventana compatible con OpenGL. La primera de estas bibliotecas fue OpenGL Utility Toolkit (GLUT), posteriormente sustituida por freeglut . GLFW es una alternativa más nueva. [19]
Dada la gran carga de trabajo que implica la identificación y carga de extensiones OpenGL, se han diseñado algunas bibliotecas que cargan automáticamente todas las extensiones y funciones disponibles. Algunos ejemplos son OpenGL Easy Extension Library (GLEE), OpenGL Extension Wrangler Library (GLEW) y glbinding . La mayoría de los enlaces de lenguaje, como JOGL y PyOpenGL, también cargan automáticamente las extensiones.
glxinfo, que muestra información de la implementación de Mesa de OpenGL en un sistemaMesa 3D es una implementación de código abierto de OpenGL. Puede realizar renderizado de software puro y también puede utilizar aceleración de hardware en BSD , Linux y otras plataformas aprovechando la infraestructura de renderizado directo . A partir de la versión 20.0, implementa la versión 4.6 del estándar OpenGL.
En la década de 1980, desarrollar software que pudiera funcionar con una amplia gama de hardware gráfico era un verdadero desafío. Los desarrolladores de software escribían interfaces y controladores personalizados para cada pieza de hardware, lo que resultaba costoso y multiplicaba los esfuerzos.
A principios de los años 90, Silicon Graphics (SGI) era líder en gráficos 3D para estaciones de trabajo. Su API IRIS GL [21] [22] se convirtió en el estándar de la industria, más utilizado que el PHIGS basado en estándares abiertos . [ cita requerida ] Esto se debió a que se consideraba que IRIS GL era más fácil de usar, [ ¿ por quién? ] y porque admitía la representación en modo inmediato . Por el contrario, PHIGS se consideraba difícil de usar y obsoleto en funcionalidad.
Los competidores de SGI (incluidos Sun Microsystems , Hewlett-Packard e IBM ) también pudieron sacar al mercado hardware 3D compatible con extensiones realizadas al estándar PHIGS, lo que presionó a SGI para que abriera el código fuente de una versión de IRIS GL como estándar público llamado OpenGL .
Sin embargo, SGI tenía muchos clientes para los que el cambio de IRIS GL a OpenGL exigiría una inversión significativa. Además, IRIS GL tenía funciones API que no eran relevantes para los gráficos 3D. Por ejemplo, incluía una API de ventanas, teclado y ratón, en parte porque se desarrolló antes del X Window System y NeWS de Sun. Y las bibliotecas de IRIS GL no eran adecuadas para la apertura debido a problemas de licencias y patentes [ se necesita más explicación ] . Estos factores exigieron que SGI siguiera dando soporte a las API de programación avanzadas y propietarias de Iris Inventor e Iris Performer mientras el soporte de mercado para OpenGL maduraba.
Una de las restricciones de IRIS GL era que sólo proporcionaba acceso a las características admitidas por el hardware subyacente. Si el hardware gráfico no admitía una característica de forma nativa, la aplicación no podía utilizarla. OpenGL superó este problema proporcionando implementaciones de software de características no admitidas por el hardware, lo que permitía a las aplicaciones utilizar gráficos avanzados en sistemas de potencia relativamente baja. OpenGL estandarizó el acceso al hardware, delegó la responsabilidad del desarrollo de los programas de interfaz de hardware ( controladores de dispositivos ) a los fabricantes de hardware y delegó las funciones de ventanas al sistema operativo subyacente. Con tantos tipos diferentes de hardware gráfico, lograr que todos hablaran el mismo idioma de esta manera tuvo un impacto notable al proporcionar a los desarrolladores de software una plataforma de nivel superior para el desarrollo de software 3D.
En 1992, [23] SGI lideró la creación del OpenGL Architecture Review Board (OpenGL ARB), el grupo de empresas que mantendría y ampliaría la especificación OpenGL en el futuro.
En 1994, SGI jugó con la idea de lanzar algo llamado “ OpenGL++ ”, que incluía elementos como una API de gráficos de escena (probablemente basada en su tecnología Performer ). La especificación circuló entre algunas partes interesadas, pero nunca se convirtió en un producto. [24]
En 1996, Microsoft lanzó Direct3D , que eventualmente se convirtió en el principal competidor de OpenGL. Más de 50 desarrolladores de juegos firmaron una carta abierta a Microsoft, publicada el 12 de junio de 1997, solicitando a la compañía que apoyara activamente OpenGL. [25] El 17 de diciembre de 1997, [26] Microsoft y SGI iniciaron el proyecto Fahrenheit , que fue un esfuerzo conjunto con el objetivo de unificar las interfaces OpenGL y Direct3D (y agregar también una API de gráficos de escena). En 1998, Hewlett-Packard se unió al proyecto. [27] Inicialmente mostró cierta promesa de poner orden en el mundo de las API de gráficos de computadora 3D interactivos, pero debido a restricciones financieras en SGI, razones estratégicas en Microsoft y una falta general de apoyo de la industria, fue abandonado en 1999. [28]
En julio de 2006, la Junta de Revisión de Arquitectura OpenGL votó para transferir el control del estándar API OpenGL al Grupo Khronos. [29] [30]
En junio de 2018, Apple dejó obsoletas las API de OpenGL en todas sus plataformas ( iOS , macOS y tvOS ), alentando encarecidamente a los desarrolladores a utilizar su API Metal patentada , que se introdujo en 2014. [31]
id Software ha estado usando OpenGL en sus juegos comenzando con GLQuake (un puerto de Quake a OpenGL con algunas modificaciones) lanzado en 1997. [32] El primer motor con licencia de la compañía con soporte OpenGL fue el motor Quake II , también conocido como id Tech 2. [ 33] En 2016, lanzaron una actualización para id Tech 6 que agregó soporte para Vulkan, un sucesor de OpenGL. ID Tech 7 eliminó el soporte para OpenGL. [34]
En marzo de 2023, Valve eliminó la compatibilidad con OpenGL de Dota 2. [ 35]
Khronos ha dejado de proporcionar soporte en OpenGL para una serie de tecnologías gráficas modernas, por ejemplo, Ray Tracing , decodificación de video en GPU , algoritmo anti-aliasing con aprendizaje profundo : AMD FidelityFX Super Resolution (FSR) [36] [37] y Nvidia DLSS. [38] [39]
Atypical Games, con el apoyo de Samsung, actualizó su motor de juego para utilizar Vulkan, en lugar de OpenGL, en todas las plataformas que no sean de Apple. [40]
El sistema operativo Fuchsia de Google utiliza Vulkan como API gráfica nativa y requiere una GPU compatible con Vulkan. Fuchsia pretende admitir OpenGL sobre Vulkan mediante la capa de traducción ANGLE. [41]
La primera versión de OpenGL, la versión 1.0, fue publicada el 30 de junio de 1992 por Mark Segal y Kurt Akeley . Desde entonces, OpenGL se ha ampliado ocasionalmente mediante la publicación de una nueva versión de la especificación. Estas versiones definen un conjunto básico de características que todas las tarjetas gráficas que cumplen con las especificaciones deben soportar y sobre las que se pueden escribir nuevas extensiones con mayor facilidad. Cada nueva versión de OpenGL tiende a incorporar varias extensiones que tienen un amplio apoyo entre los proveedores de tarjetas gráficas, aunque los detalles de esas extensiones pueden cambiar.
Fecha de lanzamiento : 7 de septiembre de 2004
OpenGL 2.0 fue concebido originalmente por 3Dlabs para abordar las preocupaciones de que OpenGL estaba estancado y carecía de una dirección fuerte. [59] 3Dlabs propuso una serie de adiciones importantes al estándar. La mayoría de ellas fueron, en ese momento, rechazadas por la ARB o nunca se materializaron en la forma que 3Dlabs propuso. Sin embargo, su propuesta de un lenguaje de sombreado de estilo C finalmente se completó, lo que resultó en la formulación actual del Lenguaje de sombreado OpenGL ( GLSL o GLslang). Al igual que los lenguajes de sombreado tipo ensamblaje que estaba reemplazando, permitió reemplazar el vértice de función fija y la tubería de fragmentos con sombreadores , aunque esta vez escritos en un lenguaje de alto nivel similar a C.
El diseño de GLSL se caracterizó por hacer relativamente pocas concesiones a los límites del hardware disponible en ese momento. Esto se remonta a la tradición anterior de OpenGL de establecer un objetivo ambicioso y con visión de futuro para los aceleradores 3D en lugar de simplemente seguir el estado del hardware disponible en ese momento. La especificación final de OpenGL 2.0 [60] incluye soporte para GLSL.
Antes del lanzamiento de OpenGL 3.0, la nueva revisión tenía el nombre en clave Longs Peak . En el momento de su anuncio original, Longs Peak se presentó como la primera revisión importante de la API en la vida de OpenGL. Consistía en una revisión del modo en que funciona OpenGL, que requería cambios fundamentales en la API.
El borrador introdujo un cambio en la gestión de objetos. El modelo de objetos GL 2.1 se construyó sobre el diseño basado en estados de OpenGL. Es decir, para modificar un objeto o usarlo, es necesario vincular el objeto al sistema de estados y luego realizar modificaciones en el estado o realizar llamadas a funciones que utilicen el objeto vinculado.
Debido a que OpenGL utiliza un sistema de estados, los objetos deben ser mutables. Es decir, la estructura básica de un objeto puede cambiar en cualquier momento, incluso si el flujo de renderizado utiliza ese objeto de forma asincrónica. Un objeto de textura se puede redefinir de 2D a 3D. Esto requiere que cualquier implementación de OpenGL agregue un grado de complejidad a la gestión interna de objetos.
Con la API de Longs Peak, la creación de objetos se volvería atómica , utilizando plantillas para definir las propiedades de un objeto que se crearía con una llamada de función. El objeto podría entonces usarse inmediatamente en varios subprocesos. Los objetos también serían inmutables; sin embargo, su contenido podría cambiar y actualizarse. Por ejemplo, una textura podría cambiar su imagen, pero su tamaño y formato no podrían cambiarse.
Para permitir la compatibilidad con versiones anteriores, la antigua API basada en estados seguiría estando disponible, pero no se expondría ninguna funcionalidad nueva a través de la antigua API en versiones posteriores de OpenGL. Esto habría permitido que las bases de código heredadas, como la mayoría de los productos CAD , siguieran ejecutándose mientras se podía escribir otro software en función de la nueva API o trasladarla a ella.
En un principio, Longs Peak debía finalizarse en septiembre de 2007 bajo el nombre de OpenGL 3.0, pero el Grupo Khronos anunció el 30 de octubre que se había topado con varios problemas que deseaba solucionar antes de publicar la especificación. [61] Como resultado, la especificación se retrasó y el Grupo Khronos entró en un silencio mediático hasta el lanzamiento de la especificación final de OpenGL 3.0.
La especificación final resultó ser mucho menos revolucionaria que la propuesta de Longs Peak. En lugar de eliminar todo el modo inmediato y la funcionalidad fija (modo no shader), la especificación los incluyó como características obsoletas. El modelo de objetos propuesto no se incluyó, y no se han anunciado planes para incluirlo en futuras revisiones. Como resultado, la API permaneció en gran parte igual con unas pocas extensiones existentes que se promovieron a funcionalidad principal. Entre algunos grupos de desarrolladores, esta decisión causó algo de alboroto, [62] con muchos desarrolladores profesando que cambiarían a DirectX en protesta. La mayoría de las quejas giraban en torno a la falta de comunicación por parte de Khronos con la comunidad de desarrollo y el descarte de múltiples características que fueron vistas favorablemente por muchos. Otras frustraciones incluyeron el requisito de hardware de nivel DirectX 10 para usar OpenGL 3.0 y la ausencia de shaders de geometría y renderizado instanciado como características principales.
Otras fuentes informaron que la reacción de la comunidad no fue tan severa como se presentó originalmente, [63] y muchos proveedores mostraron su apoyo a la actualización. [64] [65]
Fecha de lanzamiento : 11 de agosto de 2008
OpenGL 3.0 introdujo un mecanismo de desuso para simplificar las futuras revisiones de la API. Algunas funciones, marcadas como desuso, podían deshabilitarse por completo solicitando un contexto compatible con versiones posteriores del sistema de ventanas. Sin embargo, se podía seguir accediendo a las funciones de OpenGL 3.0 junto con estas funciones desuso, solicitando un contexto completo .
Las características obsoletas incluyen:
Fecha de lanzamiento : 24 de marzo de 2009
OpenGL 3.1 eliminó por completo todas las funciones que quedaron obsoletas en la versión 3.0, con la excepción de las líneas anchas. A partir de esta versión, no es posible acceder a nuevas funciones mediante un contexto completo , ni acceder a funciones obsoletas mediante un contexto compatible con versiones posteriores . Se hace una excepción a la regla anterior si la implementación admite la extensión ARB_compatibility, pero esto no está garantizado.
Soporte de hardware: Mesa admite ARM Panfrost con la versión 21.0.
Fecha de lanzamiento : 3 de agosto de 2009
OpenGL 3.2 se basó en los mecanismos de desuso introducidos por OpenGL 3.0, al dividir la especificación en un perfil central y un perfil de compatibilidad . Los contextos de compatibilidad incluyen las API de función fija eliminadas anteriormente, equivalentes a la extensión ARB_compatibility lanzada junto con OpenGL 3.1, mientras que los contextos centrales no. OpenGL 3.2 también incluyó una actualización a la versión 1.50 de GLSL.
Fecha de lanzamiento: 11 de marzo de 2010
Mesa admite el software Driver SWR, softpipe y para tarjetas Nvidia más antiguas con NV50.
Fecha de lanzamiento : 11 de marzo de 2010
OpenGL 4.0 se lanzó junto con la versión 3.3. Fue diseñado para hardware compatible con Direct3D 11.
Al igual que en OpenGL 3.0, esta versión de OpenGL contiene una gran cantidad de extensiones bastante intrascendentes, diseñadas para exponer en profundidad las capacidades del hardware de clase Direct3D 11. A continuación, se enumeran solo las extensiones más influyentes.
Soporte de hardware: Nvidia GeForce serie 400 y más nuevas, AMD Radeon HD serie 5000 y más nuevas (sombreadores FP64 implementados por emulación en algunas GPU TeraScale), Intel HD Graphics en procesadores Intel Ivy Bridge y más nuevas. [66]
Fecha de lanzamiento : 26 de julio de 2010
Soporte de hardware: Nvidia GeForce serie 400 y más nuevas, AMD Radeon HD serie 5000 y más nuevas (sombreadores FP64 implementados por emulación en algunas GPU TeraScale), Intel HD Graphics en procesadores Intel Ivy Bridge y más nuevas. [66]
Fecha de lanzamiento: 8 de agosto de 2011 [53]
Soporte de hardware: Nvidia GeForce serie 400 y posteriores, AMD Radeon HD serie 5000 y posteriores (sombreadores FP64 implementados por emulación en algunas GPU TeraScale) y gráficos Intel HD en procesadores Intel Haswell y posteriores. [66] (Linux Mesa: Ivy Bridge y posteriores)
Fecha de lanzamiento: 6 de agosto de 2012 [54]
Soporte de hardware: AMD Radeon HD serie 5000 y posteriores (sombreadores FP64 implementados por emulación en algunas GPU TeraScale), Intel HD Graphics en procesadores Intel Haswell y posteriores. [66] (Linux Mesa: Ivy Bridge sin texturizado de esténcil, Haswell y posteriores), Nvidia GeForce serie 400 y posteriores. VIRGL Emulation para máquinas virtuales admite 4.3+ con Mesa 20.
Fecha de lanzamiento: 22 de julio de 2013 [56]
Soporte de hardware: AMD Radeon HD serie 5000 y más nuevas (shaders FP64 implementados por emulación en algunas GPU TeraScale), Intel HD Graphics en procesadores Intel Broadwell y más nuevas (Linux Mesa: Haswell y más nuevas), [68] Nvidia GeForce serie 400 y más nuevas, [69] Tegra K1 .
Fecha de lanzamiento: 11 de agosto de 2014 [15] [57]
Soporte de hardware: AMD Radeon HD serie 5000 y más nuevas (sombreadores FP64 implementados por emulación en algunas GPU TeraScale), Intel HD Graphics en procesadores Intel Broadwell y más nuevos (Linux Mesa: Haswell y más nuevos), Nvidia GeForce serie 400 y más nuevas, [69] Tegra K1 y Tegra X1. [71] [72]
Fecha de lanzamiento: 31 de julio de 2017 [15] [8] [58]
Soporte de hardware: AMD Radeon HD serie 7000 y más nuevas (sombreadores FP64 implementados por emulación en algunas GPU TeraScale), Intel Haswell y más nuevas, Nvidia GeForce serie 400 y más nuevas. [69]
Soporte del controlador:
Apple desaprobó OpenGL en iOS 12 y macOS 10.14 Mojave a favor de Metal , pero todavía está disponible a partir de macOS 14 Sonoma (incluso en dispositivos Apple Silicon ). [80] La última versión compatible con OpenGL es la 4.1 de 2011. [81] [82] Una biblioteca propietaria de Molten (autores de MoltenVK ) llamada MoltenGL, puede traducir llamadas OpenGL a Metal. [83]
Existen varios proyectos que intentan implementar OpenGL sobre Vulkan. El backend Vulkan para ANGLE de Google logró la conformidad con OpenGL ES 3.1 en julio de 2020. [84] El proyecto Mesa3D también incluye un controlador de este tipo, llamado Zink . [85]
Windows 11 en Arm de Microsoft agregó soporte para OpenGL 3.3 a través de GLon12, una implementación de OpenGL de código abierto sobre DirectX 12 a través de Mesa Gallium . [86] [87] [88]
Vulkan, anteriormente llamada "Next Generation OpenGL Initiative" (glNext), [89] [90] es un esfuerzo de rediseño desde cero para unificar OpenGL y OpenGL ES en una API común que no será compatible con versiones anteriores de OpenGL existentes. [91] [92] [93]
La versión inicial de la API de Vulkan se lanzó el 16 de febrero de 2016.
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