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Open GL

(Open Graphics Language)

Die bildlichen Darstellungen durch Computer werden immer realistischer. Nicht nur, daß Fotos und Grafiken verarbeitet werden; in der letzten Zeit rücken dreidimensionale Darstellungen in den Vordergrund. Wurde die dritte Dimension vor kurzer Zeit durch reine Softwarelösungen realisiert, werden in Zukunft Grafikkarten ohne 3-D-Beschleuniger nicht mehr denkbar sein. Computerspiele und natürlich CAD-Lösungen verlangen danach. Erst mit speziellen Grafikkarten kommen solche Anwendungen richtig in Fahrt. Auf dem PC etabliert sich die Open GL (Graphics Language) als Quasi-Standard für Computeranimationen. Beispielsweise wurden Filme wie "Independence Day" oder die Serie »Babylon 5« auf Open GL-Basis produziert. Aber nicht nur die Unterhaltungsindustrie nutzt Open GL; Einsatzschwerpunkte liegen natürlich auch im Simulations- und Visualisierungsbereich. Etwa 1992 ist diese plattformunabhängige Grafikbibliothek aus einer herstellerspezifischen Grafiksprache (der Firma Silicon Graphics) hervorgegangen und heute auf einer Vielzahl von Betriebssystemen verfügbar. Sie ist beispielsweise in Windows 95 und Windows NT implementiert; Computersysteme auf dieser Basis eignen sich daher auch für den Einsatz als Grafik-Arbeitsstationen.

Modi von Open GL

Bei Open GL wird zwischen einem »Immediate Mode« und einem »Retained Mode« unterschieden. Die Befehle im Immediate Mode werden sofort ausgeführt und gestatten eine schnelle Veränderung von Objekten. Befehle in diesem Modus sind von der Hardware nur durch eine dünne Softwareschicht getrennt, die eine geräteunabhängige Kommunikation mit der Hardware erlaubt.

Werden Befehlssequenzen für spätere Veränderungen gebraucht, empfiehlt sich der Retained Mode. Er ermöglicht die Arbeit rnit dreidimensionalen Objekten. Mit einfachen Befehlen lassen sich komplexe Funktionen ausführen. Ganze Befehlsfolgen werden in diesem Modus in Listen abgelegt. Diese Listen lassen sich für eine spätere. Verarbeitung speichern und wieder abrufen. Mit einfachen Befehlen lassen sich in diesem Modus auch komplizierte Funktionen ausführen. Die Programmierer müssen sich beim Skalieren, Verschieben oder Rotieren von Objekten nicht um mathematische Details kümmern. Werden Grafik-Objekte nicht geändert, ist Open GL daher sehr schnell. Für Softwareentwickler sind in Open GL ca. 250 Basisroutinen verfügbar, die für die Spezifikation von zwei- bzw. dreidimensionalen Objekten oder auch einfach von Pixelgrafiken genutzt werden können.

Grundtypen geometrischer Elemente

Objekte werden in Open GL auf Basis von zehn Grundtypen geometrischer Objekte dargestellt, den sog. Primitiven. Diese Grundtypen werden über ihre Eckpunkte definiert. Darüber hinaus werden für realitätsnahe Darstellungen auch Rendering-Funktionen unterstützt. Allerdings gibt es keine Grundkörper wie Kugel, Zylinder oder Würfel. GL-Utility-Bibliotheken, die den jeweiligen Open GL-Implementierungen beigefügt sind, schaffen hier Abhilfe. Diese Bibliotheken enthalten solche aus Primitiven aufgebauten Grundkörper.

Open GL-Gratikkarten

Grafikkarten, die zur Produktion von professionellen Simulationen, Animationen u. ä. auf Open GL-Basis eingesetzt werden sollen, müssen selbst bei hohen Auflösungen eine 3-D-Beschleunigung bieten. Die geforderten Ressourcen solcher Karten liegen hoch; einige Produkte besitzen bis zu 40 Mbyte Speicher.

Wichtig für eine gute Bildqualität der Grafikkarten ist weiterhin, daß sie das sog. bilineare Filtering beerrschen. Durch diese Technik wird das Aliasing (Treppenstufeneffekt) vermieden, Flächen mit Texturen (die Oberflächen erscheinen wie aus einem speziellen Material gemacht) werden sehr fein dargestellt. Können Grafikkarten Open GL-Funktionen nicht ausführen, werden die Berechnungen in der herkömmlichen Weise vorn Prozessor ausgeführt, eine sog. Hardware-Emulationsschicht kommt dann zum Zuge.

Alternative 3-D-Schnittstellen

Neben Open GL existieren auch noch die 3-D-Schnittstellen Direct 3D (Microsoft), Quickdraw 3D (Apple) und Heidi (Autodesk-Entwicklung für Windows NT). Diese Schnittstellen unterscheiden sich weniger in der Funktionalität als vielmehr in der Architektur und - daraus abgeleitet - in Flexibilität, Erweiterbarkeit und Übertragbarkeit vorhandener Anwendungen. Die Version 1.1 von Open GL ist über folgende WWW-Adresse verfügbar:

Ausblick

Open GL ist ein gereifter Standard, der Stabilität und Portabilität garantiert. Eine Erweiterung für künftige Anforderungen ist möglich; die Abwärtskompatibilität zu älteren Anwendungen bleibt erhalten. Allerdings werden durch den starken Druck von Microsofts System Direct3D dem Open GL-Standard Steine in den Weg geworfen. Eine Vielzahl von Anwendungen für PCs sind nötig, damit Open GL aus den angestammten Bereichen heraustreten kann.

Jürgen Müller

Informationsquellen im Internet zur 3-D-Grafik