freeglutの環境構築～ティーポットの描画まで～

概要

3DCGの描画を行うためのライブラリであるfreeglutの環境構築を行いました。
簡単なC++ソースを書いてティーポットを表示するところまで行いました。

おまけで、openglドライバのバージョン取得もしました。

※本記事では、windowsでvisual studioがインストールされていることを前提にします。詳しい環境については記事末尾をご覧ください。

そもそもfreeglutとは

windowsには標準でopengl32.dllというdllが付属しています。
openglとはKhronosグループによって策定されたオープンなAPIで、これを呼び出すことで描画処理が行えます。
ただしopenglそのものはAPIにすぎず、実装はmicrosoftやGPUベンダ(AMD, NVIDIAなど)が行っています。opengl32.dllはmicrosoftが実装したものです。

openglとwindowsAPIを使えば描画処理を書いて動かせるのですが、

• 簡単な処理でもソース量が多くなりがち
• Windowsでしか動かない

という点が微妙です。
freeglutを使うとこれを解決することができます。
なお、freeglutよりもモダンな書き方をできるglfwというまた別のライブラリがあって、そちらの方が人気なようです。
glfwの環境構築はこちらの記事がわかりやすそうです。(私はまだ試せていませんが…)

freeglutの環境構築

1. freeglutのダウンロード

freeglutをダウンロードします。
公式サイトやgithubリポジトリのReleasesからダウンロードできます。

ダウンロードしたら解凍します。tar.gz形式になっているので、7zipなどのソフトを使って解凍します。

2. freeglutのビルド

まずはreadmeを読みます。すると、cmakeでビルドするよう書いてあります。
ですのでまずcmakeをインストールします。手順は省略します。
ここで、cmakeとはソリューション(visual studioでビルドする用のファイル)などを生成するソフトウェアです。

cmakeをインストールしたら、readme.cmakeの手順に従ってソリューションを生成します。英語なので、雑ですが訳しておきます。

1. cmakeをダウンロードする。バイナリディストリビューションのリリースの中から選ぶ。
2. cmakeインストーラーを起動し、好きな場所にインストールする。
3. スタート→cmake→cmake(cmake-GUI)を起動する。(インストーラーがデスクトップに置くショートカットはGUIへのショートカットではないことに注意！)
4. "Where is the source code"ボックスに、freeglutソースフォルダを入力/ブラウズする(/freeglutであって/freeglut/srcではない。)
5. "Where to build the binaries"には好きなディレクトリを入力する。ここにVisual Studioソリューションが生成される。このフォルダはまだ存在しなくてもよい。
6. Configureボタンを押す。
7. ターゲットコンパイラを選ぶ。
8. フォルダを作るか聞かれたらokボタンを押す。
9. configureが終わるまで待つ。
10. configurationオプションが出てくる。例えば、静的ライブラリを作るかなど(訳注:原文では、下の方に完璧なリストがあります)。選んだら再度Configureボタンを押す。
11. Generationボタンが押せるようになる。ボタンを押す。
12. ビルドファイルが指定フォルダにできている。

オプションについてですが、今回は動的ライブラリのみを使います。
できたslnファイルを実行するか、Visual studioでビルドファイルのフォルダを選ぶと、visual studioでのビルドができた状態になります。
こちらもreadme.cmakeに記述があるのでそれに従います。

1. "C++でのデスクトップアプリ開発"ワークロードをVSにインストールしておく。
2. VSでプロジェクトフォルダを開く。この時点で、VSはCMakeを自動的に構成しようとする。完了したら、[ビルド]-[構成マネージャ]を開きさらなる変更をする。
3. [ビルド]-[すべてのビルド]を実行する。デフォルトでは、「out」サブフォルダ(訳注:binの間違いか？)を作成してそこにビルド生成物ができる。

ビルドするといろんなものができるのですが、今回はbin\Debug配下のfreeglutd.dllとfreeglutd.pdbを使います。

生成物を使ってプログラムを書く

今回はティーポットを描画するプログラムを書きました。
とはいっても数か月前に作ったフォルダに置いてあったもので、自分で書いたんだかネットで拾ってきたんだったかchatGPTに書いてもらったんだか忘れてしまいました。
冒頭で述べたように、おまけとしてopenglドライバのバージョンを吐き出すようにしました。

teapot.cpp

#include "GL/glut.h"
#include <stdio.h>

void display()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glLoadIdentity();

    glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f); // カメラ位置を調整
    glColor3f(1.0f, 0.5f, 0.0f);     // ティーポットの色
    glutSolidTeapot(1.0);            // ティーポットを描画

    glutSwapBuffers();
}

void reshape(int w, int h)
{
    glViewport(0, 0, w, h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluPerspective(45.0, (double)w / (double)h, 1.0, 100.0);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("Teapot");

    glEnable(GL_DEPTH_TEST);

    // openglのバージョンを取得
    char *cptr;
    cptr = (char *)glGetString(GL_VERSION);
    printf(cptr);

    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(reshape);

    glutMainLoop();
    return 0;
}

├lib
  └freeglutd.dll
├teapot.cpp

このようにソースとライブラリを配置し、以下のコマンドでビルドします。
※x64用の開発者用コマンドプロンプトを選ぶことに注意

link test.obj /LIBPATH:lib

VSだとopengl32.dllとglu32.dllはデフォルトでリンクするようです。
mingwのgccでコンパイルする際は以下のようにします。

gcc test.cpp -L./lib -lfreeglutd -lopengl32 -lglu32

動作確認環境まとめ

最後に、動作確認した環境をまとめておきます。

• Microsoft Visual Studio Community 2022 (64 ビット) - Current Version 17.14.19
• CMake 4.0.1
• gcc.exe (x86_64-win32-seh-rev2, Built by MinGW-W64 project) 12.2.0
• freeglut - 3.8.0

最後までお読みいただきありがとうございました。