OpenGL là gì? OpenGL làm việc như thế nào?

Vậy OpenGL là gì, tại sao nó lại quan trọng như vậy? Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Khái niệm về OpenGL là gì?

OpenGL là viết tắt của Open Graphics Library, một tiêu chuẩn kỹ thuật đồ họa được hình thành với mục đích định ra một giao diện lập trình ứng dụng (API) theo không gian 3 chiều.

Cha đẻ của OpenGL là công ty Silicon Graphics Inc (SGI), với hai phương ngôn khác nhau bao gồm: Microsoft OpenGL để sử dụng cho Windows NT và Cosmo OpenGL do SGI tạo ra.

Không gian trong OpenGL được miêu tả thông qua hình học xạ ảnh. Điều đó có nghĩa là một điểm trong không gian này có tới 4 tọa độ khác nhau. Với cách thể hiện trong không gian như vậy, hệ thống dễ dàng xử lý được các điểm vô tận. Nhờ đó, mã nguồn của nhiều ứng dụng khi sử dụng OpenGL đã được lược giản và đơn giản hóa đi rất nhiều so với trước.

Ý nghĩa của OpenGL

Theo các chuyên gia đánh giá, OpenGL giống như một ngôn ngữ đồ họa độc lập và có khả năng tương thích với mọi nền tảng, mọi kiểu máy tính, thậm chí cả trên những máy tính không hỗ trợ đồ họa cao cấp. Chính vì thế mà nó được sử dụng vô cùng phổ biến.

Không chỉ được sử dụng rộng rãi trong đồ họa 3 chiều, OpenGL  còn được sử dụng cả trên đồ họa 2 chiều. Với khoảng hơn 250 hàm đặc biệt trong giao diện lập trình ứng dụng, người dùng có thể ứng dụng để vẽ các cảnh vô cùng khó nhằn chỉ bằng những hàm cơ bản. Nếu bạn là một dân chuyên về game hoặc sử dụng các phần mềm đồ họa như AutoCad  hoặc CorelDRAW, hẳn đã biết những ý nghĩa mà OpenGL đem lại không chỉ bởi khả năng ứng dụng trong game, thực tế ảo, khoa học, mà còn rất nhiều lĩnh vực CNTT khác.

Công dụng của OpenGL

OpenGL được thiết kế nhằm thỏa mãn mục đích chính sau:

• Che giấu sự tương tác phức tạp với các bộ máy xúc tiến 3 chiều bằng cách đưa ra một giao diện lập trình thống nhất, hay nói dễ hiểu hơn, OpenGL đơn giản hóa việc tương tác giữa các mô hình không gian 3 chiều bằng một giao diện lập trình thống nhất.

• Hỗ trợ tối đa các chức năng của giao diện OpenGL bằng cách ép buộc các phần cứng 3 chiều khác nhau phải tương thích. Ngay cả khi không thể ép phần cứng hỗ trợ hoàn toàn, OpenGL có thể yêu cầu hệ thống sử dụng thêm sức mạnh phần mềm để xử lý.

• Các thao tác OpenGL cơ bản là nhận các nguyên hàm hình học như điểm, đường thẳng và đa giác rồi chuyển thành các điểm đồ họa (pixel) trên màn hình. Quá trình này được thực hiện thông qua luồng ống dẫn đồ họa (thuật ngữ graphics pipeline). Một tên gọi khác của OpenGL cũng được giới kỹ thuật chia sẻ đó là bộ máy trạng thái OpenGL.

Đối thủ lớn nhất của OpenGL

Đối thủ lớn nhất của OpenGL không ai khác chính là hệ điều hành Windows

Phiên bản đầu tiên của OpenGL được ra mắt vào năm 1992, tuy nhiên, cũng tại thời điểm đó, Microsoft đã có Windows 3. Như Microsoft luôn tin rằng "không gì được tạo ra, mọi thứ được copy", Microsoft đã cố gắng copy OpenGL trong một phiên bản mang tên DirectX, được giới thiệu lần đầu năm 1995 trong Windows 95 tương ứng.

Một năm sau đó, Microsoft giới thiệu Direct3D, một phiên bản copy của OpenGL. Điểm đáng nói là Microsoft đã chiếm ưu thế trên thị trường trong nhiều năm liền, và DirectX hoặc (Direct3D) đã ăn sâu vào các máy tính PCs và khi Microsoft bắt đầu chuyển sang thị trường di động và Video Game, DirectX cũng lấn sân sang.

Ngày nay, DirectX có cấu trúc rất tương tự với OpenGL: dùng ngôn ngữ Shader, cũng có programmable pipeline, thậm chí cũng hỗ trợ cả fix pipeline, hơn nữa là tên của các hàm trong API cũng tương tự luôn. Sự khác nhau chỉ là OpenGL là miễn phí, luôn luôn mở, nhưng DirectX là đóng. OpenGL cho iOS, MacOS, hệ thống Linux trong khi DirectX chỉ dành cho hệ điều hành của Microsoft. Đó chính là lý do mà tại sao Windows lại chính là đối thủ lớn nhất của OpenGL.

OpenGL làm việc như thế nào?

OpenGL sử dụng tính toán trực tiếp trên GPU - phần cứng xử lý đồ họa cho máy tính và sử dụng dấu phảy động (floating points).

CPU (Central Processing Unit) là chip xử lý của máy tính, còn GPU (Graphics Processing Unit) là chip xử lý đồ họa. Chip xử lý đồ họa này giúp cho CPU giảm thiểu các công việc nặng nhọc: nó có thể xử lý ảnh trước khi hiện ra màn hình. Cụ thể hơn, thay vì tính toán trên CPU, GPU nhanh hơn rất rất nhiều với các số thực so với CPU. Đây là lý do cơ bản lý giải lý do tại sao các trò chơi 3D chạy nhanh hơn khi có card đồ họa.

Một vài phần mềm khiến người dùng đặt ra câu hỏi: Có nên dùng OpenGL hay không? Điều này phụ thuộc vào việc bạn có lựa chọn việc xử lý sẽ ở trên GPU hay không. OpenGL không hoàn toàn làm việc với GPU mà chỉ những thao tác xử lý ảnh và vài thứ khác.

OpenGL cho chúng ta rất nhiều chức năng để lưu trữ ảnh, dữ liệu, thông tin trong một định dạng cụ thể, đó cũng chính là lí do mà OpenGL phụ thuộc vào phần cứng. Vậy nên nếu phần cứng không hỗ trợ OpenGL, chúng ta không thể sử dụng nó. Tuy nhiên, trong thực tế, tât cả các chip đồ họa hiện tại đều hỗ trợ OpenGL, vì vậy bạn có thể sử dụng OpenGL với rất nhiều ngôn ngữ và thiết bị, thậm chí với Microsoft Windows.

Logic của OpenGL

OpenGL là thư viện đồ họa khá ngắn gọn và súc tích, còn những gì bạn thấy trong các phần mềm xử lý 3D chuyên nghiệp lại là quá trình hoạt động cực kỳ phức tạp trên OpenGL. Logic của OpenGL bao gồm:

• Primitives (Các đối tượng cơ bản)

• Buffers (Lưu vào bộ đệm)

• Rasterize (Xử lý đồ họa)

OpenGL hoạt động xoay quanh 3 khái niệm này. Mỗi khái niệm ở trên độc lập nhau và để cả 3 có thể cùng nhau tạo ra các hiệu ứng 3D đẹp mắt, điều này hoàn toàn nằm ở thành công của các nhà thiết kế.

OpenGL Error API

OpenGL hoạt động hiệu quả và tuyệt vời, tuy nhiên, nhiều người thường đặt ra câu hỏi “Nếu trong quá trình hoạt động có lỗi xảy ra thì sao?”. Hãy yên tâm rằng không có bất kỳ ảnh hưởng nào xảy ra với ứng dụng vì OpenGL hoàn toàn hoạt động ở bên ngoài.

Nhưng làm thế nào để biết khi shader của bạn có lỗi? Làm thế nào để biết nếu quá trình render vào các buffer không hoạt động đúng như mong muốn? Để bắt được các lỗi đó, OpenGL cung cấp cho chúng ta Error API. Đây là API cực kỳ đơn giản, nó có các hàm cung cấp sẵn theo từng cặp, trong đó, một cái kiểm tra đơn giản: “Có/Không” chỉ để biết nếu có thứ gì đó đang hoạt động không đúng; một hàm giúp chúng ta có được thông báo lỗi cụ thể.

Trên đây là những thông tin về OpenGL. Cảm ơn vì đã đọc!