Введение

Добро пожаловать на первый урок!

Перед тем как перейти непосредственно к OpenGL вы узнаете как откомпилировать код, которым сопровождается каждый урок и как его запустить.

Навыки

Чтобы работать с данными уроками вам не потребуется дополнительных навыков. Опыт в любом языке программирования (C, Java, Lisp, JavaScript и других) поможет вам лучше понимать суть, но вовсе не обязателен.

Все уроки написаны на “легком” C++ и мы потратили много усилий, чтобы сделать код настолько простым, насколько это вообще возможно. Здесь не будет шаблонов, классов и указателей, что позволит вам понять все, даже если вы знаете только Java.

Забудьте все

Забудьте все, что вы знали об OpenGL ранее, если ваши знания касаются glBegin() и подобных функций. Здесь вы будете изучать новые стандарты OpenGL (OpenGL 3 и 4), в отличие от многих онлайн-уроков, в которых до сих пор рассматривается “старый” OpenGL (OpenGL 1 и 2).

Компиляция исходного кода уроков

Весь исходный код к урокам может быть скомпилирован на таких платформах, как Windows, Linux, Mac. Общая процедура для всех этих платформ будет приблизительно одинакова:

Обновите драйверы! Обязательно сделайте это, если что мы вас предупреждали :)
Скачайте компилятор, если у вас его до сих пор нет.
Установите CMake
Скачайте исходный код урока
Создайте проект используя CMake
Скомпилируйте проект
Изменяйте его :)

Теперь рассмотрим процедуру подробнее для каждой платформы. Вполне возможно вам потребуется что-то адаптировать под ваши требования и возможности, для этого можете руководствоваться инструкцией для Windows.

##Компиляция в Windows

Обновление драйверов должно быть для вас легкой задачей. Все что вам нужно - это просто сходить на сайт NVidia или AMD, скачать оттуда драйверы и установить их. Если вдруг вы не знаете точно модель вашей видеокарты, то вы можете посмотреть ее в свойствах адаптера, для этого перейдите в Панель управления -> Система -> Диспетчер устройств -> Видео адаптер. Если у вас встроенный Intel GPU, то драйверы всегда поставляются в комплекте.
Мы предлагаем вам использовать Visual Studio 2015 Express for Desktop в качестве среды, которую вы можете бесплатно скачать здесь. Если же вы захотите использовать MinGW, то мы рекомендуем вам Qt Creator. В любом случае, устанавливайте то, что вам необходимо и хотя шаги в уроках рассматриваются в Visual Studio, скорее всего различия в других IDE будут минимальны.
Скачайте CMake и установите его.
Скачайте исходный код, распакуйте его к примеру в C:/Users/XYZ/Projects/OpenGLTutorials
Запустите CMake. В первом поле укажите путь к распакованной папке. Если сомневаетесь, то это та папка, где находится файл CMakeLists.txt. Во втором поле укажите папку, в которую будут записываться исполняемые файлы, например вы можете указать здесь C:/Users/XYZ/Projects/OpenGLTutorials-build-Visual2010-32bits или что-то подобное. К слову, эта папка может находиться где угодно.
Нажмите кнопку Configure. Так как вы впервые настраиваете проект CMake спросит вас, какой именно компилятор вы хотите использовать. Здесь все упирается в ваш инструментарий, который вы выбрали в шаге 2. Кстати, если у вас Windows 64-bit, то вы можете выбрать 64 разрядные компиляторы, но если вы не уверены, то используйте 32.
Нажимайте Configure до тех пор, пока не исчезнут все красные строки. Далее нажмите Generate. Теперь ваш Visual Studio проект создан и вы можете забыть про CMake. Можете даже удалить его, если хотите :)
Откройте в Visual Studio файл Tutorials.sln в папке, которую вы указывали во втором поле главного окна CMake (C:/Users/XYZ/Projects/OpenGLTutorials-build-Visual2010-32bits). В меню Build нажмите Build All. Исходный код каждого урока и зависимостей будет откомпилирован. Также, каждый исполняемый файл будет скопирован обратно в C:/Users/XYZ/Projects/OpenGLTutorials . Надеемся у вас не возникнет ошибок.
Откройте C:/Users/XYZ/Projects/OpenGLTutorials/playground и запустите playground.exe. Если все прошло гладко, то у вас должно появиться черное окно.

Вы также можете запустить любой урок из Visual Studio. Для этого нажмите правой кнопкой мыши на Playground и выберете “Choose as startup project”. Для отладки используйте клавишу F5.

##Компиляция в Linux

Существует большое количество разных дистрибутивов Linux и естественно рассмотреть особенности каждого дистрибутива выходит за рамки данного урока, поэтому не забудьте почитать документацию своего дистрибутива.

Установите последние драйверы. Мы настоятельно рекомендуем вам использовать закрытые драйверу. Это не GNU, но они работают. Если ваш дистрибутив не предоставляет автоматической установки, можете попробовать посмотреть в документации к Ubuntu
Установите все необходимые компиляторы, утилиты и библиотеки. Полный список выглядит так:
cmake
make
g++
libx11-dev
libxi-dev
libgl1-mesa-dev
libglu1-mesa-dev
libxrandr-dev
libext-dev

Используйте sudo apt-get install *** или su && yum install ****.

Скачайте исходный код и распакуйте его, к примеру в ~/Projects/OpenGLTutorials/
Перейдите в ~/Projects/OpenGLTutorials/ и введите следующие команды:
mkdir build
cd build
cmake ..
makefile будет создан в директории build
Выполните команду make all . Весь исходный код к урокам будет скомпилирован, а каждый исполняемый файл будет также скопирован в ~/Projects/OpenGLTutorials/. Надеемся у вас не возникнет ошибок :)
Откройте ~/Projects/OpenGLTutorials/playground и выполните ./playground. Если все прошло гладко, то у вас должно появиться черное окно.

Обратите внимание, что лучшим решением будет использовать IDE, такую как Qt Creator. Она имеет поддержку CMake и предоставляет удобные инструменты для отладки. Инструкция для QtCreator:

В QtCreator перейдите в меню File -> Tools -> Options -> Compile&Execute -> CMake
Установите путь к CMake. Чаще всего это /usr/bin/cmake
File -> Open Project и выберите tutorials/CMakeLists.txt
Выберите директорию, в которую необходимо помещать скомпилированные файлы. Лучше всего выбрать директорию вне tutorials
Опционально установите -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug в Parameters и используйте Validate.
Нажмите на иконку молота внизу. Теперь уроки могут быть запущены из директории tutorials/
Чтобы запускать уроки непосредственно из QtCreator, перейдите в Projects -> Execution parameters -> Working Directory и выберете директорию, в которой находятся шейдеры, текстуры и модели. К примеру для Урока 2 это будет: ~/opengl-tutorial/tutorial02_red_triangle/

##Компиляция в Mac

Mac OS не поддерживает OpenGL 3.3. Последние Маки с MacOS 10.7 Lion и совместимыми GPU могут работать с OpenGL 3.2, но не с 3.3. Поэтому используйте исходный код уроков для 2.1. В остальном процедура компиляции очень похожа на процедуру в Windows (Makefile также поддерживаются, но не будут рассматриваться):

Установите XCode из Mac App Store
Скачайте CMake и установите .dmg . Нет необходимости устанавливать утилиты командной строки.
Скачайте исходный код (обязательно версия 2.1) и распакуйте его к примеру в ~/Projects/OpenGLTutorials/ .
Запустите CMake (Applications -> CMake). В первом поле ввода укажите путь к папке с распакованным исходным кодом уроков. Если сомневаетесь, то это папка, содержащая файл CMakeLists.txt. Во втором поле укажите где вы хотите сохранить исполняемые файлы. К примеру это может быть ~/Projects/OpenGLTutorials_bin_XCode/. Обратите внимание, эта папка может находиться где угодно.
Нажмите на кнопку Configure. Так как вы используете конфигурацию впервые, то CMake спросит у вас какой компилятор вы хотите использовать. Выберете XCode.
Нажимайте Configure до тех пор, пока не исчезнут все красные строки. Нажмите Generate. Теперь проектный файл для XCode создан и вы можете забыть о CMake, и даже можете удалить его, если захотите.
Откройте ~/Projects/OpenGLTutorials_bin_XCode/ . Найдите и откройте файл Tutorials.xcodeproj
Выберете урок, который хотите запустить в XCode Scheme Panel и нажмите кнопку Run для компиляции и запуска

##Внимание для пользователей Code::Blocks

Из-за 2 багов (один в C::B, один в CMake), вам необходимо изменить командную строку Project -> Build Options -> Make commands, как указано на скриншоте:

Вам также необходимо установить рабочую директорию: Project -> Properties -> Build targets -> tutorial N -> рабочая директория исполняемых файлов (это src_dir/tutorial_N)

Запуск уроков

Чтобы запустить исполняемый файл урока просто выполните двойной щелчок мышью на файле в нужной директории. Если вы предпочитаете командную строку, то не забудьте использовать команду cd, чтобы перейти в нужную директорию.

Если вы хотите запустить урок из IDE, То не забудьте прочитать инструкции, данные выше, чтобы установить корректную рабочую директорию.

Как работать с уроками

К каждому уроку прилагается исходный код и все необходимые файлы данных, которые могут быть найдены в tutorialXX/. Тем не менее вы вряд ли будете изменять эти проекты, так как они даются для справки. Лучшим решением будет открыть playground/playground.cpp и изменять его так, как вам захочется. Если по каким-то причинам у вас его нет, то просто скопируйте код любого урока туда и все.

Мы предоставляем фрагменты кода в каждом уроке. Не стесняйтесь копировать эти фрагменты в playground, пока читаете и экспериментировать с ними - это хорошая практика, гораздо лучшая, чем просто читать готовый код или просто копировать его.

Открываем окно

Наконец! Настало время кода OpenGL!

Хотя… Все уроки будут показывать вам низко-уровневый путь для тех или иных задач, таким образом вы будете видеть, что здесь нет никакой магии, однако открытие окна - задача скучная, поэтому мы будем использовать внешнюю библиотеку GLFW для этой работы. Если вы хотите сделать это сами, то вам необходимо использовать Win32 API в ОС Windows, X11 API в Linux, Cocoa API в Mac. Также вы можете использовать другие библиотеки, такие как: SFML, FreeGLUT, SDL и подобные (см. страницу Ссылки).

Итак, поехали! Первое что мы делаем - это разбираемся с зависимостями. Нам необходимо базовый функционал для вывода в консоль:

// Включаем стандартные заголовки
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

Далее нам необходим GLEW. Здесь есть немного магии, но перейдем к пояснениям позднее.

// Включаем GLEW. Всегда включайте его ДО gl.h и glfw.h
#include <GL/glew.h>

Мы будем использовать GLFW для обработки окна и клавиатуры, так что включаем его тоже.

// Включаем GLFW
#include <GLFW/glfw3.h>

Следующий заголовок не является необходимым в данный момент, так как является библиотекой трехмерной математики, но позже будет очень полезен. В нем нет никакой магии и если вы знаете математику, то вполне можете написать свой аналог. Что касается “using namespace glm”, то эта строка переводит пространство имен в glm, чтобы можно было писать “vec3”, вместо “glm::vec3”.

// Включаем GLM
#include <glm/glm.hpp>
using namespace glm;

Если вы скопировали код представленный выше в playground.cpp, то компилятор предупредит вас, что нет функции main(), поэтому добавим ее:

int main(){

В теле функции первым делом инициализируем GLFW:

// Инициализируем GLFW
if( !glfwInit() )
{
    fprintf( stderr, "Ошибка при инициализации GLFWn" );
    return -1;
}

Теперь мы можем создать наше первое OpenGL окно! :)

glfwWindowHint(GLFW_FSAA_SAMPLES, 4); // 4x Сглаживание
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_VERSION_MAJOR, 3); // Мы хотим использовать OpenGL 3.3
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_VERSION_MINOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE); // To make MacOS happy; should not be needed
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE); // Мы не хотим старый OpenGL

// Открыть окно и создать в нем контекст OpenGL
GLFWwindow* window; // (В сопроводительном исходном коде эта переменная является глобальной)
window = glfwCreateWindow( 1024, 768, "Tutorial 01", NULL, NULL);
if( window == NULL ){
	fprintf( stderr, "Невозможно открыть окно GLFW. Если у вас Intel GPU, то он не поддерживает версию 3.3. Попробуйте версию уроков для OpenGL 2.1.n" );
	glfwTerminate();
	return -1;
}
glfwMakeContextCurrent(window);

// Инициализируем GLEW
glewExperimental=true; // Флаг необходим в Core-режиме OpenGL
if (glewInit() != GLEW_OK) {
    fprintf(stderr, "Невозможно инициализировать GLEWn");
    return -1;
}

Скомпилируйте и запустите этот исходный код. Если все сделано правильно, то у вас откроется и тут же закроется окно с контекстом OpenGL и это правильно, так как мы не указали, что хотим ждать до тех пор, пока пользователь не нажмет клавишу Escape. Самое время сделать это:

// Включим режим отслеживания нажатия клавиш, для проверки ниже
glfwSetInputMode(window, GLFW_STICKY_KEYS, GL_TRUE);

do{
    // Пока что ничего не выводим. Это будет в уроке 2.

    // Сбрасываем буферы
    glfwSwapBuffers(window);
    glfwPollEvents();

} // Проверяем нажатие клавиши Escape или закрытие окна
while( glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE ) != GLFW_PRESS &&
glfwWindowShouldClose(window) == 0 );

И это завершает наш первый урок! Во втором уроке мы узнаем как выводить простейший треугольник. Увидимся :)