OpenGL是一款跨平台的图形渲染API，广泛用于游戏开发、建筑设计、工业仿真、科学研究等领域。如果你想在计算机图形方面有所建树，掌握OpenGL必不可少。本文将为您提供一份从零开始的OpenGL教程，帮助您快速掌握OpenGL的基础知识和绝技。

1. 安装OpenGL

首先，要使用OpenGL，需要在计算机上安装OpenGL开发环境。一般来说，安装OpenGL需要完成以下几个步骤：

1.1安装OpenGL的SDK和库文件：可以从OpenGL官网（https://www.opengl.org/）上下载安装包，然后根据提示进行安装。

1.2设置IDE：编程中需要用到IDE（集成开发环境），如Visual Studio、Eclipse等。

1.3添加库文件：将OpenGL库文件添加到IDE中，以便在编写代码时调用。

2.学习OpenGL基础知识

在理解OpenGL的基础知识之前，必须先了解OpenGL的结构和概念：

OpenGL是由状态机作为基础的，每一个状态都有自己的属性，包括可见性、颜色、位置等。OpenGL的工作方式是从状态机设定的状态开始，根据API调用逐步修改状态，最终显示在屏幕上。

OpenGL的主要术语包括：

顶点（Vertex）：指在三维坐标系中定义的点。

三角形（Triangle）：通过顶点之间连接和填充颜色、纹理形成的三角形。

渲染（Rendering）：指将图形或图像可视化的过程。

着色器（Shader）：允许程序员以自定义方式计算每个像素的颜色。

VAO（Vertex Array Object）：用于存储所有渲染数据的容器。

VBO（Vertex Buffer Object）：储存一组由OpenGL渲染的一系列“点”。

3.创建第一个OpenGL程序

学习了OpenGL基础知识后，我们来创建一个简单的OpenGL程序。

步骤：

3.1 新建工程。

3.2 建立OpenGL窗口。

3.3 渲染窗口。

详细代码如下：

```

#include

void OnDisplay() {

glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glutSwapBuffers();

}

int main(int argc, char** argv) {

glutInit(&argc, argv);

glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE);

glutInitWindowSize(800, 600);

glutCreateWindow("My First OpenGL Window");

glutDisplayFunc(OnDisplay);

glutMainLoop();

return 0;

}

```

以上代码演示了如何使用OpenGL创建一个最基础的窗口。其中：

glClearColor()的作用是设置清屏颜色；

glClear()的作用是清除缓存数据；

glutSwapBuffers()的作用是展示渲染结果；

glutDisplayFunc()是OpenGL调用渲染函数的函数。

4.创建一个矩形

了解了如何创建OpenGL的窗口之后，接下来，我们创建一个矩形来更好地理解OpenGL。

步骤：

4.1 创建一个VAO对象。

4.2 创建一个VBO对象。

4.3 绑定VAO。

4.4 把VBO数据传给GPU。

4.5 编写着色器。

4.6 绘制矩形。

详细代码如下：

```

#include

#include

const GLfloat vVerts[] = {

0.0f, 0.5f, 0.0f,

-0.5f, -0.5f, 0.0f,

0.5f, -0.5f, 0.0f

};

GLuint VBO, VAO;

//顶点着色器

const char* vertexShaderSource =

"#version 330 core\n"

"layout (location = 0) in vec3 aPos;"

"void main() {"

" gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);"

"}";

//片段着色器

const char* fragmentShaderSource =

"#version 330 core\n"

"out vec4 FragColor;"

"void main() {"

" FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);"

"}";

void OnDisplay() {

glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glUseProgram(shaderProgram);

glBindVertexArray(VAO);

glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

glBindVertexArray(0);

glutSwapBuffers();

}

void OnCreate() {

glGenVertexArrays(1, &VAO); //生成VAO

glGenBuffers(1, &VBO); //生成VBO

glBindVertexArray(VAO);

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vVerts), vVerts, GL_STATIC_DRAW);

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);

glEnableVertexAttribArray(0);

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

glBindVertexArray(0);

//编译着色器

GLint success;

GLchar infoLog[512];

GLuint vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);

glCompileShader(vertexShader);

glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);

if (!success) {

glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);

std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;

}

GLuint fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);

glCompileShader(fragmentShader);

glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);

if (!success) {

glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);

std::cout << "ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;

}

GLuint shaderProgram = glCreateProgram();

glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);

glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);

glLinkProgram(shaderProgram);

glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);

if (!success) {

glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);

std::cout << "ERROR::SHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << infoLog << std::endl;

}

glDeleteShader(vertexShader);

glDeleteShader(fragmentShader);

}

int main(int argc, char** argv) {

glutInit(&argc, argv);

glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE);

glutInitWindowSize(800, 600);

glutCreateWindow("OpenGL rectangle");

glewExperimental = GL_TRUE; //GLEW

glewInit(); //Initialize GLEW

OnCreate();

glutDisplayFunc(OnDisplay);

glutMainLoop();

return 0;

}

```

以上代码演示了如何创建一个矩形，并将其渲染出来。其中：

创建VAO和VBO：在初始化OpenGL时，需要为我们的图形创建一个VertexArrayObject和一个VertexBufferObject。

绑定：绑定VAO和VBO，以便我们将图形数据传输给OpenGL。

编写着色器：通常，一个着色器程序有多个着色器，顶点着色器和片段着色器是最基本的着色器。顶点着色器 takes in an array of vertices（接受一个顶点数组），然后将它们转换为代码中的对象。然后，它输出一个vec4变量，其中w设置为1.0，用于坐标变换所需的齐次坐标。与之相反，片段着色器将像素颜色计算为输入所需的颜色。

绘制矩形：最后，需要渲染这个矩形，使用glDrawArrays()函数。

5.总结

本文介绍了如何从零开始创建OpenGL应用程序。我们覆盖了OpenGL的基本结构和概念，学习创建窗口和绘制几何图形。OpenGL是一个庞大的框架，具有强大的实用性和优秀的性能。通过本文所提供的基础教程，希望能帮助读者更快地了解OpenGL，并掌握绝技。