Nota: esse artigo está sob constante atualização!
Um dos meus maiores interesses é computação gráfica. Na minha opinião, é uma área muito subestimada. A maioria das pessoas com quem eu interajo no meu dia-a-dia não têm interesse suficiente pra tirar um tempo e estudar, ou simplesmente nem conhecem o que a área tem a oferecer.
Talvez essa percepção minha seja resultado de um caráter específico do meu espaço amostral. Na UFABC, a disciplina Computação Gráfica é alocada perto do final do curso seguindo os quadrimestres ideais do Bacharelado em Ciência da Computação. E realmente, a galera tende a deixar essa disciplina maravilhosa só pro final.
Aqueles que se aventuram e a cursam antes acabam se sentindo desapontados, porque terminam a disciplina sem entender nada. Já vi muitas pessoas reclamando que o curso é só um copy-paste de slides, e muitos passam dificuldades ao fazer o projeto final.
Além disso, essa disciplina será ofertada no próximo quadrimestre (que será feito apenas online por causa do micróbio desgraçado), o que resultará numa outra onda de alunos perdidos. E não ter o professor presencialmente pode piorar a situação.
Visto tudo isso, tentando aumentar a moral da área (pelo menos pelos círculos da UFABC), e defendendo os professores que lecionam essa disciplina (que são professores muito bons), resolvi aproveitar que gastei minha adolescência desenhando cubinhos com C++ e OpenGL--ao invés de aprender a paquerar--e escrever um material que talvez possa ajudar alguém.
Segundo a Wikipedia:
OpenGL (Open Graphics Library) is a cross-language, cross-platform application programming interface (API) for rendering 2D and 3D vector graphics. The API is typically used to interact with a graphics processing unit (GPU), to achieve hardware-accelerated rendering.
Ou seja, OpenGL é uma API usada para renderização eficiente de gráficos vetoriais em 2D e 3D. Geralmente, é usada para interagir com placas de vídeo (GPUs) para acelerar o processo de renderização.
Quando você joga Minecraft, por exemplo, o OpenGL está sendo utilizado por baixo dos panos para enviar os dados dos polígonos a serem desenhados para a GPU, além de coordenar o processo todo de renderização.
Essencialmente, renderização é o processo de transformar uma descrição de uma cena bi ou tridimensional em uma imagem que seria correspondente a uma foto daquela cena. O grau de realismo é importante e motiva diversas técnicas diferentes, dependendo do que é almejado.
Um exemplo é a renderização fotorrealística (que é a minha área). Aqui que entram os famosos raytracers, usados por grandes estúdios em filmes e animações (e ultimamente em jogos também. Viva RTX). Os algoritmos facilmente viram extremamente complicados, envolvendo cálculo numérico e teoria de probabilidade.
Em OpenGL, podemos escolher quais técnicas utilizar, então nós mesmos vamos escolher o grau de realismo (isso fará mais sentido ao longo da série). Vamos focar em renderização em tempo real, que é o principal foco do OpenGL (e da maioria das outras APIs gráficas, como Vulkan e DirectX).
Como renderização fotorrealística é complicada e leva tempo para ser executada, vamos fazer uma aproximação. Ao invés de ray tracing, usamos a técnica de Rasterização, que consiste em testar pixel por pixel, linha a linha, e verificar se existe algum polígono que interceptaria tal pixel. Esse processo é feito de maneira muito otimizada pela placa de vídeo, e nós apenas nos preocuparemos em, basicamente, informar os dados necessarios para tal.
OpenGL é livre e multiplataforma, além de ser fácil. OpenGL, assim como DirectX até a versão 11, é uma API de alto nível, então por baixo dos panos o driver de vídeo está fazendo bastante trabalho por nós. Vulkan e DirectX 12 são de baixo nível -- são necessários muitos mais passos para fazer a mesma coisa. Isso gera uma melhor oportunidade de otimização, sendo essa uma das razões que as grandes engines de games de hoje em dia usam essas APIs.
Aqui, usaremos OpenGL moderno, que é como são conhecidas as versões da API a partir da 3. Ele roda nativamente no desktop, mas existem versões alternativas para diversos ambientes:
Existem diferenças entre essas versões, mas são pequenas o suficiente para você se sentir confortável e aprender uma outra versão rapidamente, dado que já conhece bem uma.
Assumirei que quem lê esta série é proficiente em alguma linguagem de programação imperativa. Embora eu use Rust para meus projetos de computação gráfica hoje em dia, todos os exemplos aqui serão escritos em C. Afinal, provavelmente boa parte das pessoas que lerão nem conhecem Rust (se você não conhece, LEIA O LIVRO) :(
Eu tentarei escrever um artigo por semana. Por enquanto, a ementa é a seguinte:
Todo esse conteúdo está sujeito a alterações, enquanto eu planejo melhor o minicurso. Espero que gostem!
Até a próxima parte!