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OpenGL – die wichtigsten Informationen zur Grafik-API

by Daniel Rottländer
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OpenGL – eine der beliebtestes APIs

Der Begriff API ist die Abkürzung von „Application Programming Interface“. Eine API kann sich wie eine Speisekarte in einem Restaurant vorgestellt werden. Die Speisekarte enthält eine Liste der Gerichte, die Sie bestellen können, zusammen mit einer Beschreibung jedes Gerichts. Wenn Sie angeben, welche Menüpunkte Sie wünschen, erledigt die Küche des Restaurants die Arbeit und Sie erhalten eine vollständig zubereitete Mahlzeit. Sie wissen nicht genau, wie das Restaurant dieses Essen zubereitet, aber Sie müssen es auch nicht unbedingt wissen. In ähnlicher Weise listet eine API eine Reihe von Operationen auf, die Entwickler für ihre Programme verwenden können. Zwar ist eine Beschreibung beigefügt, wie die Funktionen genutzt werden müssen, um bestimmte Resultate zu erhalten, doch muss der Entwickler nicht bis in das kleinste Detail verstehen, welche Algorithmen von dem Betriebssystem ausgeführt werden. Neben DirectX gehört OpenGL zu den wichtigsten und beliebtesten Grafik-APIs. Sowohl Spiele für Windows und macOS als auch Grafikanwendungen bauen auf der API auf. Was sich hinter OpenGL verbirgt, erfahren Sie in diesem Blogbeitrag.

Was ist OpenGL?

OpenGL, die Kurzform von „Open Graphics Library“, ist eine Anwendungsprogrammierschnittstelle (API), die zum Rendern von 2D- und 3D -Grafiken entwickelt wurde. Es stellt einen gemeinsamen Satz von Befehlen bereit, die zum Verwalten von Grafiken in verschiedenen Anwendungen und auf mehreren Plattformen verwendet werden können.

Durch die Verwendung von OpenGL kann ein Software-Entwickler denselben Code verwenden, um Grafiken auf einem Windows-PC, Mac oder Mobilgerät zu rendern. Nahezu alle modernen Betriebssysteme sowie Hardwaregeräte unterstützen OpenGL, weshalb bei dem Thema Grafikentwicklung die Wahl schnell auf diese Grafik-API fällt. Darüber hinaus sind viele Grafikkarten sowie integrierte GPUs für OpenGL optimiert. In der Folge werden die OpenGL-Befehle noch effizienter verarbeitet und andere Grafikbibliotheken haben das Nachsehen.

Beispiele für OpenGL-Befehle sind das Zeichnen von Polygonen, das Zuweisen von Farben zu Formen, das Anwenden von Texturen auf Polygone (Textur-Mapping), das Transformieren von Polygonen und das Drehen von Objekten. Die Grafik-API wird auch zum Verwalten von Lichteffekten verwendet. Unter anderem Schatten, Schattierungen und Lichtquellen können über die OpenGL-Funktionen definiert werden. Außerdem können Effekte wie Dunst oder Nebel erzeugt werden. Dabei steht es dem Entwickler frei, ob er ein einzelnes Objekt oder sogar die gesamte Szene im Nebel versinken lässt.

Unter anderem unter Windows 11, dem neusten Betriebssystem von Microsoft, wissen die zahlreichen Grafikeffekte ihre volle Wirkung zu entfalten.

In welchen Bereichen wird OpenGL eingesetzt?

Aufgrund seiner weit verbreiteten Verwendung in 3D-Spielen wird OpenGL häufig mit Videospielen in Verbindung gebracht. Die Grafik-API ist für Entwickler eine einfache Möglichkeit, um plattformübergreifende Spiele zu erstellen oder mit wenigen Schritten ein Game von einer Plattform auf eine andere zu portieren. OpenGL wird allerdings auch als Grafikbibliothek für viele CAD – Programme wie Blender und AutoCAD verwendet.

Zu den beliebtesten CAD-Anwendungen zählt CorelCAD 2021, welches einen 3D-Grafikbeschleuniger mit mindestens OpenGL Version 1.4 voraussetzt.

Die Entstehungsgeschichte von OpenGL

In den 1980er Jahren war die Entwicklung von Software eine Herausforderung. Vor allem dann, wenn man für verschiedenste Grafikhardware programmieren wollte. Seinerzeit gab es noch keine praktischen APIs.

Die Softwareentwickler mussten benutzerdefinierte Treiber für jede Hardwarekomponente schreiben. Außerdem mussten sie mit vielen verschiedenen Schnittstellen umgehen, was die Aufgabe noch schwieriger machte. Ein weiteres Problem war, dass jedes Entwicklungsteam eigene Treiber für dieselbe Hardware schreiben musste. Das Resultat waren nahezu identische Quellcodes von verschiedenen Programmierern, die entwickelt und in jede Software integriert werden mussten.

In den frühen 90er Jahren war Silicon Graphics International (SGI) ein führender Anbieter von 3D-Hardware. Der Computerhersteller verwendete eine API namens IRIS GL für seine Workstations. IRIS GL war proprietär für die Hardware von SGI und kein “offener” Standard. Die API wurde als einfach zu verwenden angesehen und unterstützte auch das Rendern im Sofortmodus.

Zu dieser Zeit brachten auch konkurrierende Anbieter, darunter Sun Microsystems, IBM und Hewlett-Packard, 3D-Hardware auf den Markt. Sie verwendeten eine andere API namens PHIGS. Immer mehr Hersteller begaben sich auf den zunehmend umkämpften Markt und SGI verlor Marktanteile.

Um das Blatt zu wenden und den Markt zu beeinflussen, beschloss Silicon Graphics International eine neue API basierend auf IRIS GL zu entwickeln und diese als offenen Standard zu definieren – OpenGL erblickte das Licht der Welt.

1992 leitete SGI die Gründung des OpenGL Architectural Review Board (ARB). Die Gründungsunternehmen des ARB waren SGI, Microsoft, IBM, DEC und Intel. Heute haben neun Unternehmen Stimmrechte im ARB, und mehrere weitere nehmen an den vierteljährlichen Treffen teil, um Beiträge zur Entwicklung von OpenGL zu leisten. Die Rolle des OpenGL ARB besteht darin, die OpenGL-Spezifikationen zu erstellen und zu pflegen.

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