OpenGL

OpenGL est une évolution d'IrisGL, API 3D développée par Silicon Graphics (SGI). Cette dernière étant difficile à faire évoluer et à étendre, il a été décidé chez Silicon Graphics qu'OpenGL pouvait être assimilé à un sur-ensemble d'IrisGL. Les spécifications et développements de base ont été réalisés par une équipe de Silicon Graphics. Le projet Fahrenheit, initiative de Microsoft et de Silicon Graphics, tenta d'unifier les interfaces OpenGL et Direct3D. Celui-ci apporta au début l'espoir de mettre de l'ordre dans le monde des API 3D, mais pour des contraintes financières de la part de Silicon Graphics, le projet dut être abandonné.

La spécification OpenGL est actuellement surveillée par l'Architecture Review Board (ARB), formé en 1992. L'ARB se compose d'entreprises ayant un profond intérêt pour la création d'une API cohérente et largement disponible. Selon le site officiel d'OpenGL, AMD/ATI, Apple, Dell, Evans & Sutherland, Hewlett-Packard, IBM, Intel, Matrox, Nvidia, SGI et Sun font partie des membres votants (juin 2002). Microsoft, l'un des membres fondateurs, s'est retiré en mars 2003.

La norme OpenGL permet à différents fabricants d'ajouter de nouvelles fonctionnalités sous forme d'extensions. Une extension est distribuée en 2 parties : un fichier d'en-têtes qui contient les fonctions prototypes de l'extension et les drivers du fabricant. Chacun d'eux possède une abréviation qui est utilisée pour nommer leurs nouvelles fonctions et constantes. Par exemple, l'abréviation de nVidia (« NV ») est utilisée pour définir leur fonction propriétaire « glCombinerParameterfvNV() » et leur constante « GL_NORMAL_MAP_NV ». Il peut arriver que plus d'un fabricant implémente la même fonctionnalité. Dans ce cas, l'abréviation « EXT » est utilisée. Il peut également arriver que l'ARB officialise une extension. Celle-ci devient alors un standard et l'abréviation « ARB » est utilisée. La première extension ARB fut GL_ARB_multitexture.

Plusieurs bibliothèques sont développées à partir d'OpenGL afin d'apporter des fonctionnalités qui ne sont pas disponibles dans la bibliothèque OpenGL elle-même :

• GLU ;
• GLUT (GL Utility Toolkit : combine l'accès à des fenêtres graphiques OpenGL et, de façon unifiée, aux interfaces utilisateur du système d'exploitation, quel que soit celui-ci);
• GLUI ;
• GLEW ;
• GLEE ;
• GLFW ;
• GLM.

On notera en particulier la bibliothèque OpenGL Performer, développée par Silicon Graphics et disponible pour IRIX, Linux et quelques versions de Windows, qui permet la création d'applications de rendus temps réel.

Voici un programme simple, en 2D, dessinant un triangle et permettant de modifier instantanément sa couleur en pressant l'une des touches r, g, b et celle du fond avec R, G, B. La touche q quitte le programme[14]. Celui-ci, qui utilise GLUT pour simplifier la programmation (penser à l'installer par Synaptic ou autre), est compilé et exécuté, sous Linux ou WSL sous Windows 10, parcc colorswap.c -lglut -lGL -lGLU && ./a.out. Les bibliothèques OpenGL sont à installer depuis les dépôts de votre distribution particulière[15]. L'objectif du code est ici la lisibilité et non la performance.

Sortie initiale du programme OpenGL « colorswap.c ». Il s'agit d'une simple démonstration montrant les premiers concepts. A ce stade, OpenGL n'est utilisé que comme le GDDM (graphical data display manager) d'IBM : en 2D.

Une pression sur la touche g (pour green) change instantanément la couleur du triangle, montrant la vélocité d'OpenGL et son intérêt même en 2D pour des graphiques interactifs simples.

La pression de R (pour red, majuscule ici pour indiquer que cela concerne le fond) bascule tout aussi instantanément le fond en rouge.

/*
 * colorswap.c - Options -lglut -lGL -lGLU :
 * cc colorswap.c -lglut -lGL -lGLU && ./a.out
 * 
 * Donnez le focus à la fenêtre, puis pressez :
 * R G B ou Y pour couleur du fond
 * r g b ou y pour celle de l'encre
 * q pour quitter.
 * 
 * Programme écrit sous OpenSuSE avec Geany sous
 * Sony Satellite G50 bootant Linux d'un SSD USB3
 * en inhibant le secure boot et en donnant la 
 * priorité de boot à l'USB.  
 */

#include <GL/glut.h>

int firstPass = 1; // simule le « once » d'Eiffel

// Fonction associée (« callback ») à la fenêtre.
// Elle redessine tout quand on redimensionne.
void Rafraichir(void)	
{
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);	// Effacer la surface graphique

  if (firstPass) {
    glColor3f(0, 0, 1.0);  // Encre bleue au départ
    firstPass = 0;
  }

  // Dessiner un triangle
  glBegin(GL_POLYGON); 	// Commencer un polygone
  glVertex2i(100, 100); // Coordonnées des trois points
  glVertex2i(400, 100);
  glVertex2i(250, 400);
  glEnd(); 				// Fermer le polygone
  glFlush(); 			// Dessiner le polygone
}

// Action sur frappe d'une touche au clavier
void Clavier(unsigned char key, int x, int y)
{
  switch(key) { 
    case 'q' : exit(0); // q => « quitter »
  
    case 'R' : glClearColor(1, 0, 0, 0); break; 	// R G B : couleur fond
    case 'G' : glClearColor(0, 1, 0, 0); break;
    case 'B' : glClearColor(0, 0, 1, 0); break;
    case 'Y' : glClearColor(1, 1, 0, 0); break; 	// Y : jaune
  
    case 'r' : glColor3f(1, 0, 0); break; 	// r g b : couleur encre
    case 'g' : glColor3f(0, 1, 0); break;
    case 'b' : glColor3f(0, 0, 1); break;
    case 'y' : glColor3f(1, 1, 0); break; 	// y ; jaune
  }

  Rafraichir();	// Affichage
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  int win; 					// Identificateur de fenêtre (une seule)
  glutInit(&argc, argv); 			// initialise GLUT
  glutInitDisplayMode(GLUT_RGB); 	// On travaille en RGB
  glutInitWindowSize(500,400);   	// 500px large, 400px haut
  win = glutCreateWindow("Pressez r/g/b/y/R/G/B/Y/q");

  // Ordres maintenant exécutés dans la fenêtre « win »
  glClearColor(0.9, 0.9, 0.2, 0); 	// Jaune
  gluOrtho2D(0,600,0,600);			// On garde ces coordonnées

  glutDisplayFunc(Rafraichir); 		// Callback de la fenêtre
  glutKeyboardFunc(Clavier); 		// Callback du clavier

  glutMainLoop();					// Boucle infinie

  /* Le programme n'atteint jamais ce point */

  return 0;
}

Plusieurs implémentations d'OpenGL (exploitant l'accélération 3D fournie par le matériel) existent pour Windows, de nombreuses stations Unix et Mac OS. Ces implémentations sont généralement fournies par les constructeurs de matériels graphiques et y sont étroitement liées. Il existe une implémentation libre de cette bibliothèque, nommée Mesa, créée en 1993 par Brian Paul et utilisant la même API, ce qui permettait :

• de se passer de la licence OpenGL dans la plupart des cas[16], l'implémentation de SGI étant sous licence, mais l'API elle-même ne pouvant l'être ;
• de faire tourner des applications OpenGL sur des terminaux X de base qui y étaient inaptes (les performances sont alors quelconques faute d'accélération matérielle, mais cela vaut souvent mieux que pas d'exécution du tout et reste acceptable si l'on n'a pas besoin d'animation en temps réel). Ces stations ne disposant pas en général d'accélération 3D matérielle, on ne peut les utiliser que pour des modèles simples comportant relativement peu de polygones : de quelques dizaines à quelques milliers.

Silicon Graphics a eu pour politique de mettre à chaque fois dans le domaine public l'avant-dernière version de GL, bibliothèque graphique de GL. Cette approche :

• évitait la concurrence (OpenGL étant gratuit et ouvert, pourquoi le réinventer ?) ;
• dissuadait de modifier OpenGL, car tout ajout serait à recopier dès la version suivante ;
• donnait aux stations Silicon Graphics un avantage notable, GL ayant toujours une version d'avance sur OpenGL ;
• constituait une forme de mécénat bon pour le « karma » de la société dans les milieux Open Source

Certains logiciels utilisent OpenGL pour gérer l'ensemble de leur interface, même 2D, comme Blender, Google Earth (version OpenGL), GLtron, XBMC, ou la version SGI de X11.

Rich Geldreich et Joshua Barczak, sur leur blogs personnels, critiquent OpenGL[17]^,[18]. Leurs doléances suggérant d'un côté le besoin d'une remise à plat totale à la lumière de l'expérience acquise, de l'autre le besoin de mieux maîtriser la dispersion des portages. Il s'agit cependant d'utilisateurs à haute technicité devant utiliser les fonctions les plus avancées des cartes graphiques de 2014.