第十二课：OpenGL扩展

OpenGL 教程

扩展

GPU的性能随着更新换代一直在提高，支持渲染更多的三角形和像素。不过，我们不能仅仅只关心硬件性能。为了提升显卡性能，NVIDIA, AMD和Intel还增加了许多新功能。我们来看一些例子。

ARB_fragment_program

时光倒流到2002年，那时GPU都没有顶点着色器或片段着色器：一切都硬编码在芯片中。这被称为固定功能流水线（Fixed-Function Pipeline (FFP)）。当时最新的OpenGL 1.3中同样也没有API可以创建、操作和使用所谓的“着色器”，因为那时压根就没有着色器。接着NVIDIA决定用实际代码来取代数以百计的标记和状态量，描述渲染过程。这就是ARB_fragment_program的由来。当时还没有GLSL，但你可以写这样的程序：

    !!ARBfp1.0 MOV result.color, fragment.color; END

但若要显式地令OpenGL使用这些代码，您需要一些尚未包含在OpenGL中的特殊函数。在对这条语句进行解释前，我们先来看个例子。

ARB_debug_output

好吧，您也许会说“ARB_fragment_program太老了，我肯定不需要扩展这东西”。其实有不少新的扩展非常方便。其中一个便是ARB_debug_output，它提供了一个不存在于OpenGL 3.3中的，但你可以/应该用到的功能。它定义了像GL_DEBUG_OUTPUT_SYNCHRONOUS_ARB或GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM_ARB之类的字符串，和DebugMessageCallbackARB这样的函数。这个扩展的伟大之处在于，当您写了一如下这样的些错误代码时，您能得到错误消息和错误的精确位置：

glEnable(GL_TEXTURE); // Incorrect ! You probably meant GL_TEXTURE_2D !

总结一下经验：

• 即便在新式的OpenGL 3.3中，扩展仍旧十分有用。
• 请使用ARB_debug_output ！下文有链接。

复杂方法：获取个别扩展

“手动”查找一个扩展的方法是使用以下代码片段（转自OpenGL.org wiki）：

int NumberOfExtensions;
glGetIntegerv(GL_NUM_EXTENSIONS, &NumberOfExtensions);
for(i=0; i<NumberOfExtensions; i++) {
  const GLubyte *ccc=glGetStringi(GL_EXTENSIONS, i);
  if ( strcmp(ccc, (const GLubyte *)"GL_ARB_debug_output") == 0 ){
    // The extension is supported by our hardware and driver
    // Try to get the "glDebugMessageCallbackARB" function :
    glDebugMessageCallbackARB  = (PFNGLDEBUGMESSAGECALLBACKARBPROC) wglGetProcAddress("glDebugMessageCallbackARB");
  }
}

简单方法：获取所有扩展

上面的方式太复杂。若用GLEW, GLee, gl3w这些库，就简单多了。例如，有了GLEW，你只需要在创建窗口后调用glewInit()，不少方便的变量就创建好了：

if (GLEW_ARB_debug_output){ // Ta-Dah ! }

（小心：debug_output身份特殊，因为您需要在创建上下文的时候启用它。在GLFW中，这通过glfwOpenWindowHint(GLFW_OPENGL_DEBUG_CONTEXT, 1)完成。）

ARB vs EXT vs ...

扩展名称表明了其适用范围：

• GL_：所有平台；
• GLX_：仅Linux和Mac下可使用（X11）；
• WGL_：仅Windows下可使用。
• EXT：一般扩展。
• ARB：已经被OpenGL架构评审委员会（OpenGL Architecture Review Board ）的所有成员接受（一般EXT扩展不久就被提交到ARB）的扩展。
  NV/AMD/INTEL：顾名思义 =)

设计与扩展

问题

假如您的OpenGL 3.3应用程序需要渲染一些大型线条。您可以用一个复杂的顶点着色器搞定，也可以避繁就简，用GL_NV_path_rendering帮您处理所有复杂的细节。

因此您可以这样写：

if ( GLEW_NV_path_rendering ){
    glPathStringNV( ... ); // Draw the shape. Easy !
}else{
    // Else what ? You still have to draw the lines
    // on older NVIDIA hardware, on AMD and on INTEL !
    // So you have to implement it yourself anyway !
}

均衡考量

当使用扩展的收益（如渲染质量、性能）大于维护两种方法的代价时，我们通常选择使用扩展。

例如，在时空幻境（Braid, 一个时空穿越2D游戏）中，当您干扰时间时，就会有各种各样的图像扭曲效果，而这种效果在旧硬件上没法渲染。

而在OpenGL 3.3及更高版本中包含了很多称手的工具，您会经常用到。诸如GL_AMD_pinned_memory这样的扩展，虽然没法像几年前的GL_ARB_framebuffer_object（用于渲染到纹理）一样大幅改善游戏品质，却能能派上大用场。

如果您不得不兼容老硬件，那么就无法使用OpenGL 3+，只能用OpenGL 2+。您将再也无法使用各种神奇的扩展了，必须自行处理各种问题。

更多的细节可以参考例子OpenGL 2.1版本的第14课 - 纹理渲染，第152行，需手动检查GL_ARB_framebuffer_object是否存在。参见FAQ。

结论

如果用户的GPU支持OpenGL扩展，那么OpenGL扩展将是增加OpenGL功能的绝佳方法。

目前OpenGL大部分功能位于核心库，扩展尚属高级用法，其维护成本也较高，但了解其运作方式，学会用它提高软件性能还是很重要的。

深度阅读

• debug_output tutorial by Aks 得益于GLEW，您可以跳过第一步。
• The OpenGL extension registry 所有扩展的规格说明。这是本宝典。
• GLEW The OpenGL Extension Wrangler Library
• gl3w简单的OpenGL 3/4 core profile加载

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