OpenGL in .NET - 入门
了解如何使用SharpGL在您的.NET应用程序中使用OpenGL。
引言
欢迎来到我关于.NET中OpenGL系列的第一部分。本系列将向您展示如何在WinForms和WPF应用程序中使用OpenGL。我们将使用我的SharpGL库，以便从托管应用程序中使用OpenGL。
什么是SharpGL？
本质上，SharpGL只不过是对OpenGL API的封装。通常，OpenGL API直接用于C或C++应用程序，但设置代码可能相当复杂 - 特别是如果您需要使用现代OpenGL扩展。SharpGL直接提供了所有的OpenGL功能和扩展。
SharpGL实际上还包含其他一些东西 - 用于WinForms和WPF的用户控件，它们提供了OpenGL渲染表面，以及用于处理着色器和纹理等更复杂内容的帮助类。甚至还有一个场景图，让您可以以更面向对象的方式构建场景，但这些是我们将在后续文章中看到的功能。
SharpGL的原理是 - .NET中的OpenGL。如果您看到一个用C或C++编写的OpenGL教程，您可以毫不费力地用SharpGL来实现它 - 因为它只是为您包装了OpenGL。它不是一个您需要学习的新框架，有自己的一套原则，它只是OpenGL。有一些针对常见任务的助手，例如构建着色器程序，但这些都是“选择加入”的功能 - 您可以完全坚持使用纯粹的OpenGL。
入门
说够了，让我们开始吧！有两种方法可以开始使用SharpGL - 一种是使用Visual Studio扩展中的项目模板，另一种是直接引用程序集并将OpenGLControl放入您的应用程序中。我将描述这两种方法，但如果您时间紧迫，要点是：
- 如果您要开始一个新项目并想要基础知识，请使用Visual Studio扩展中的项目模板。
- 如果您有一个现有项目并想为其添加OpenGL，请使用Nuget包。
Visual Studio扩展
SharpGL Visual Studio扩展为Visual Studio添加了一个WinForms项目模板和一个WPF项目模板 - 非常简单快捷。
要安装扩展，请打开Visual Studio，选择“工具 > 扩展和更新”，然后在Visual Studio库中搜索SharpGL。
有一个适用于Visual Studio 2010的扩展，也有一个适用于Visual Studio 2012的扩展。点击“下载”，扩展就会下载并安装。如果出于某种原因找不到它，只需转到 github.com/dwmkerr/sharpgl 并从最新版本下载扩展。
安装扩展后，选择“文件 > 新建项目”。您会发现在C#模板下有两个新的项目模板 - SharpGL Winforms Forms Application 和 SharpGL WPF Application。在这篇文章中，我选择了Windows Forms模板，但在两种情况下基本原理都是相同的。
按F5运行项目，看看我们默认得到什么。
正如您所见，我们有一个非常简单的场景 - 一个旋转的彩色三角形和一个帧率显示。您的窗体代码隐藏中实现了三个函数。让我们一一查看。
OpenGLInitialized事件处理程序
我们拥有的第一个函数是OpenGLInitialized事件的事件处理程序。当底层的OpenGL对象准备就绪时，将触发此事件。此事件的典型用途是提供您所需的任何设置逻辑。默认实现非常基础。
private void openGLControl_OpenGLInitialized(object sender, EventArgs e)
{
// Get the OpenGL object.
OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
// Set the clear color.
gl.ClearColor(0, 0, 0, 0);
}通过引用OpenGLControl中的OpenGL对象，我们可以直接调用OpenGL方法，例如“glClearColor”，来设置场景的背景颜色。
OpenGLDraw事件处理程序
现在我们可以看看OpenGLDraw事件的处理程序。
private void openGLControl_OpenGLDraw(object sender, RenderEventArgs e)
{
// Get the OpenGL object.
OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
// Clear the color and depth buffer.
gl.Clear(OpenGL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | OpenGL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
// Load the identity matrix.
gl.LoadIdentity();
// Rotate around the Y axis.
gl.Rotate(rotation, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
// Draw a coloured pyramid.
gl.Begin(OpenGL.GL_TRIANGLES);
gl.Color(1.0f, 0.0f, 0.0f);
gl.Vertex(0.0f, 1.0f, 0.0f);
// a few more calls like this omitted for clarity!
gl.End();
// Nudge the rotation.
rotation += 3.0f;
}我们在这里看到的是相同的过程。获取OpenGL对象，然后使用它来执行“传统”的OpenGL调用。
对于任何曾经处理过3D的人来说，最后一个事件处理程序是可以预测的 - 我们已经完成了设置和渲染，最后是视口和投影。
Resized事件处理程序
每当您的OpenGLControl调整大小时都会调用，这时您通常会设置投影。
private void openGLControl_Resized(object sender, EventArgs e)
{
// Get the OpenGL object.
OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
// Set the projection matrix.
gl.MatrixMode(OpenGL.GL_PROJECTION);
// Load the identity.
gl.LoadIdentity();
// Create a perspective transformation.
gl.Perspective(60.0f, (double)Width / (double)Height, 0.01, 100.0);
// Use the 'look at' helper function to position and aim the camera.
gl.LookAt(-5, 5, -5, 0, 0, 0, 0, 1, 0);
// Set the modelview matrix.
gl.MatrixMode(OpenGL.GL_MODELVIEW);
}这里与其它函数唯一的区别是，您可以看到“gluPerspective”函数直接在OpenGL对象上调用。这种方法适用于所有gl、glu和OpenGL扩展函数。
Nuget包
使用Nuget包是一种快速简便的方法，可以将SharpGL添加到现有项目中。让我们以一个简单的WPF项目为例，并为其添加一些OpenGL渲染。这是现有项目。
现在我们只需要添加对SharpGL和SharpGL.WPF（对于WinForms应用程序，这将是SharpGL.WinForms）的引用。最简单的方法是通过Nuget。
转到“工具 > 程序包管理器 > 管理解决方案的Nuget程序包”。在线搜索SharpGL并获取WPF包（或WinForms包）。
安装Nuget包的一个更简单的方法是通过程序包管理器控制台。使用命令
Install-Package SharpGLforWPF 
如果这是用于WinForms项目，您将使用“SharpGLforWinForms”包。
在主窗口XAML中添加一个OpenGLControl
<Window x:Class="ExistingProject.MainWindow"
xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
xmlns:WPF="clr-namespace:SharpGL.WPF;assembly=SharpGL.WPF" Title="Existing Project">
<Grid>
<DockPanel>
<!-- content omitted for clarity -->
<!-- The main opengl control. -->
<WPF:OpenGLControl />
</DockPanel>
</Grid>
</Window>
为我们需要处理的关键事件添加事件处理程序 - 初始化，渲染和调整大小
<!-- The main opengl control. -->
<WPF:OpenGLControl
x:Name="openGLControl"
OpenGLInitialized="OpenGLControl_OpenGLInitialized"
Resized="OpenGLControl_Resized"
OpenGLDraw="OpenGLControl_OpenGLDraw" /> 我们可以创建一些基本的初始化代码，例如将屏幕设置为黑色，使用透视变换并渲染一个三角形。
初始化
private void OpenGLControl_OpenGLInitialized(object sender, SharpGL.SceneGraph.OpenGLEventArgs args)
{
// Get the OpenGL object.
OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
// Set the clear color.
gl.ClearColor(0, 0, 0, 0);
}Projection
private void OpenGLControl_Resized(object sender, SharpGL.SceneGraph.OpenGLEventArgs args)
{
// Get the OpenGL object.
OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
// Set the projection matrix.
gl.MatrixMode(OpenGL.GL_PROJECTION);
// Load the identity.
gl.LoadIdentity();
// Create a perspective transformation.
gl.Perspective(60.0f, (double)Width / (double)Height, 0.01, 100.0);
// Use the 'look at' helper function to position and aim the camera.
gl.LookAt(-5, 5, -5, 0, 0, 0, 0, 1, 0);
// Set the modelview matrix.
gl.MatrixMode(OpenGL.GL_MODELVIEW);
}渲染
private void OpenGLControl_OpenGLDraw(object sender, SharpGL.SceneGraph.OpenGLEventArgs args)
{
// Get the OpenGL object.
OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
// Clear the color and depth buffer.
gl.Clear(OpenGL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | OpenGL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
// Draw a coloured pyramid.
gl.Begin(OpenGL.GL_TRIANGLES);
gl.Color(1.0f, 0.0f, 0.0f);
// etc!
gl.End();
} 结果是一个简单的渲染金字塔。
就是这样！
为什么使用SharpGL？
您可以轻松地从托管代码调用C API函数，P/Invoke使这一切变得轻而易举。但您必须创建所有函数的签名。如果弄错了，往往会发生灾难性的错误，出现访问冲突和难以分析的异常。
OpenGL API中有大量的函数。包装这些函数需要时间和精力，并且可能出错，所以这就是我创建SharpGL的原因之一 - 我花时间做了这件事，并希望其他人也能使用它。
SharpGL可以取代标准P/Invoke的另一个原因是，绝大多数OpenGL函数您无法直接P/Invoke - 至少无法通过创建外部方法签名来做到。OpenGL扩展函数必须在运行时动态加载 - 没有固定的DLL入口点来访问它们。这增加了更多的工作。
此外，设置渲染上下文可能很困难 - 有大量的底层Win32代码需要处理，以获取像素格式等工作 - 这是重复的，而且很麻烦，所以SharpGL为您处理了这些。
SharpGL的最后一个原因是，在OpenGL应用程序中通常有很多事情要做，这可能很麻烦 - 加载图像等。在.NET中，这很容易，所以.NET中的OpenGL应用程序往往会更精简一些 - 对于文件管理等标准任务，代码量更少。
下一步？
本教程中我们使用的OpenGL API中的几乎所有内容实际上都已被弃用。我们使用的是“立即模式”功能，即每一帧都将数据传递给OpenGL。在下一篇文章中，我将向您展示如何执行“现代OpenGL”。我们将使用像素缓冲区来处理我们的几何图形，并使用着色器来渲染。
这是使用更现代技术的一些快速预览。
这是来自Cel-Shading示例，您可以在 github.com/dwmkerr/sharpgl 找到，最初是用C++编写的，来自 The Little Grasshopper。在下一部分，我们将看到如何用SharpGL实现这一点。