本文目錄

一. OpenGL ES是什么？
二. OpenGL ES的版本
三. EGL是什么？
四. 需要知道的兩個(gè)方法
五. 在Android中使用OpenGL ES的步驟
六. 例子1：簡(jiǎn)單的程序+修改背景顏色

OpenGL ES是什么？

• OpenGL(Open Graphics Library)： 是用于渲染2D、3D矢量圖形的跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)的應(yīng)用程序編程接口（API），使簡(jiǎn)單的圖形構(gòu)建出復(fù)雜的三維景象。
• OpenGL ES(OpenGl for Embedded System)：是 OpenGL三維圖形 API 的子集，針對(duì)手機(jī)、PDA和游戲主機(jī)等嵌入式設(shè)備而設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是OpenGL在移動(dòng)端的閹割版。

image.png

OpenGL ES 的版本

EGL是什么？

• EGL (Embedded Graphics Library)：EGL 是連接 OpenGL ES 和本地窗口系統(tǒng)的接口，由于OpenGL ES是跨平臺(tái)的，引入EGL就是為了屏蔽不同平臺(tái)上的區(qū)別。

另外，EGL定義了控制 Displays、Contexts 以及 Surfaces 的統(tǒng)一的平臺(tái)接口，但一般情況在 Android 平臺(tái)上開(kāi)發(fā) OpenGL ES 應(yīng)用，無(wú)需直接使用javax.microedition.khronos.egl 包中的類按照EGL步驟來(lái)使用OpenGL ES繪制圖形，因?yàn)樵贏ndroid平臺(tái)中提供了一個(gè)android.opengl 包，GLSurfaceView類提供了對(duì)Display、Surface 和 Context 的管理，大大簡(jiǎn)化了 OpenGL ES 的程序框架，對(duì)應(yīng)大部分 OpenGL ES開(kāi)發(fā)，只需調(diào)用一個(gè)方法來(lái)設(shè)置 OpenGLView 需要的GLSurfaceView.Renderer 即可。

EGL

EGL提供如下機(jī)制：

• 與設(shè)備的原生窗口系統(tǒng)通信
• 查詢繪圖表面的可用類型和配置
• 創(chuàng)建繪圖表面
• 在OpenGL ES 和其他圖形渲染API之間同步渲染
• 管理紋理貼圖等渲染資源
• 為了讓OpenGL ES能夠繪制在當(dāng)前設(shè)備上，我們需要EGL作為OpenGL ES與設(shè)備的橋梁。

需要知道的兩個(gè)方法

• GLSurfaceView：渲染表面類（android.opengl.GLSurfaceView），自動(dòng)負(fù)責(zé)管理EGL執(zhí)行步驟，但用戶需要確定針對(duì)渲染表面 OpenGL ES 的版本，即調(diào)用 setEGLContextClientVersion(int version) 方法。隨后調(diào)用 setRenderer() 方法來(lái)為OpenGLES配置渲染表面。此外還有其他的 setEGL* 方法去配置上下文環(huán)境，例如渲染表面的 RGB 顏色分量的位深。

• GLSurfaceView.Renderer：渲染器類（android.opengl.GLSurfaceView.Renderer），GLSurfaceView 需要通過(guò)渲染器對(duì)象完成實(shí)際的渲染操作，自定義渲染器對(duì)象需要繼承 Renderer 接口類，并實(shí)現(xiàn)三個(gè)方法：onSurfaceCreated()、onSurfaceChanged()和onDrawFrame()。

在Android中使用OpenGL ES的步驟：

1. 創(chuàng)建GLSurfaceView組件，使用 Activity 來(lái)顯示 GLSurfaceView 組件。
2. 為 GLSurfaceView 配置渲染類GLSurfaceView.Renderer，實(shí)現(xiàn)GLSurfaceView.Renderer接口并重寫3個(gè)方法。
   • onSurfaceCreated()：當(dāng)Surface被第一次創(chuàng)建或從其他Activity切換回來(lái)都會(huì)調(diào)用此方法，方法中還可以初始化OpenGLES圖形(背景色)。
   • onSurfaceChanged()：在Surface被創(chuàng)建后，每次Surface尺寸變化，還有屏幕橫豎切換都會(huì)調(diào)用此方法。
   • onDrawFrame()：每繪制一幀都會(huì)調(diào)用此方法，在這個(gè)方法中必須繪制點(diǎn)什么，即使只是清空屏幕。因?yàn)槿绻裁炊紱](méi)畫，會(huì)導(dǎo)致屏幕不斷閃爍。重點(diǎn)：此方法是繪制圖形的主要執(zhí)行點(diǎn)。
3. 調(diào)用GLSurfaceView組件的setRenderer()方法指定Renderer對(duì)象，該Renderer對(duì)象會(huì)完成GLSurfaceView里的3D圖形的繪制。

例子1：簡(jiǎn)單的程序+修改背景顏色 OpenGLESVersion

1. 創(chuàng)建GLSurfaceView實(shí)例，檢查設(shè)備版本，Activity生命周期，配置上下文。
2. 創(chuàng)建Renderer類，實(shí)現(xiàn)渲染方法。
3. 效果展示。

1.創(chuàng)建GLSurfaceView實(shí)例

我們通過(guò) GLSurfaceView 來(lái)初始化 OpenGLES，如配置顯示設(shè)備 Display 以及在后臺(tái)線程中渲染。在此之前，我們需要對(duì)設(shè)備的進(jìn)行版本檢查，以及在 Android Activity 生命周期的維護(hù)、渲染請(qǐng)求方式進(jìn)行配置。最后才會(huì)配置這個(gè) Surface 視圖和傳入自定義 Renderer 類。

public class VersionActivity extends AppCompatActivity {

    private GLSurfaceView surfaceView;
    private boolean rendererSet = false;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        //檢查OpenGl ES版本
        final ActivityManager activityManager = (ActivityManager) getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
        final ConfigurationInfo configurationInfo = activityManager.getDeviceConfigurationInfo();

        //獲取版本號(hào)
        int VersionNum = configurationInfo.reqGlEsVersion;

        //輸出196608 16進(jìn)制=0x30000 3.0版本
        if (VersionNum >= 196608) {
            Toast.makeText(this, "OpenGLES version is 3.0 or more", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            rendererSet = true;
            //執(zhí)行3.0版本的方法
        }
        //輸出131072 16進(jìn)制=0x20000 2.0版本
        else if (VersionNum >= 131072 && VersionNum < 196608) {
            Toast.makeText(this, "OpenGLES version is 2.0", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            rendererSet = true;
            //執(zhí)行2.0版本的方法， 配置ES 2.0的上下文
            surfaceView = new GLSurfaceView(this);
            //確定針對(duì)渲染表面 OpenGL ES 的版本
            surfaceView.setEGLContextClientVersion(2);
            //1.連續(xù)刷新頻率不停渲染，0.按請(qǐng)求來(lái)渲染
            surfaceView.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY);
            surfaceView.setRenderer(new GLES20Renderer());

            setContentView(surfaceView);
        } else {
            Toast.makeText(this, "Current devices do not support OpenGLES", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            return;
        }
    }
    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        if (rendererSet) {
            surfaceView.onPause();
        }
    }
    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        if (rendererSet) {
            surfaceView.onResume();
        }
    }
}

注意：渲染線程方式setRenderMode：
1.RENDERMODE_CONTINUOUSLY按設(shè)備刷新頻率不斷地渲染。
0.RENDERMODE_WHEN_DIRTY按請(qǐng)求方式來(lái)渲染。

2.創(chuàng)建Renderer類

在GLSurfaceView中傳入了一個(gè)自定義Renderer類，那么Renderer是一個(gè)渲染器，他需要重寫3個(gè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)渲染的整個(gè)過(guò)程。

public class GLES20Renderer implements GLSurfaceView.Renderer {
    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        //第一次創(chuàng)建或切換回來(lái)都會(huì)調(diào)用此方法
        GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1);
    }
    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        //每次Surface尺寸變化，比如屏幕橫豎切換都會(huì)調(diào)用此方法
        GLES20.glViewport(0, 0, width, height);
    }
    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        //每繪制一幀都會(huì)調(diào)用此方法
        GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    }
}

• onSurfaceCreated：其中的glClearColor是設(shè)置清空屏幕用的顏色，四個(gè)參數(shù)：紅綠藍(lán)透明，都是float類型，最大值為1，最小值為0。
• onSurfaceChanged：其中的glViewport是設(shè)置視口的尺寸，告訴OpenGLES用來(lái)顯示Surface的大小。
• onDrawFrame：其中的glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)表示清空屏幕，并會(huì)用glClearColor再次填充整個(gè)屏幕。

問(wèn)：參數(shù)中的GL10是什么？
GL10是OpenGLES 1.0的API遺留下來(lái)的。但是要編寫使用OpenGLES1.0的渲染器，就用這個(gè)參數(shù)。但是對(duì)于OpenGLES2.0就直接通過(guò)靜態(tài)方法GLES20來(lái)直接獲取。OpenGLES3.0也是直接使用GLES30。

3.結(jié)果

當(dāng)運(yùn)行這個(gè)Activity的時(shí)候，會(huì)看到屏幕渲染上了一層藍(lán)色背景色，這也就是我們?cè)趏nSurfaceCreated中設(shè)置的glClearColor方法。

運(yùn)行效果圖

總結(jié)

這雖然是學(xué)習(xí)OpenGLES20的第一課，只學(xué)習(xí)了GLSurfaceView和Renderer渲染器，但有了整個(gè)程序的大體框架，是最接下來(lái)的學(xué)習(xí)有著大大的幫助。

參考文獻(xiàn)

• 《Android三維程序設(shè)計(jì)》
• 《OpenGL ES 應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)踐指南》
• https://blog.csdn.net/matrix_laboratory/article/details/50897183
• http://www.itdecent.cn/nb/8716340
• http://www.itdecent.cn/p/a94c8ed639c7
• 內(nèi)容講得比較清晰，還有前提點(diǎn)https://blog.csdn.net/zhang_he_xiang/article/details/85015357

為什么要使用OpenGL ES

通常來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 CPU、GPU 是協(xié)同工作的。CPU 計(jì)算好顯示內(nèi)容提交到 GPU，GPU 渲染完成后將渲染結(jié)果放入幀緩沖區(qū)，隨后視頻控制器會(huì)按照 VSync 信號(hào)逐行讀取幀緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)可能的數(shù)模轉(zhuǎn)換傳遞給顯示器顯示。所以，盡可能讓 CPU 和 GPU 各司其職發(fā)揮作用是提高渲染效率的關(guān)鍵。

正如我們之前提到過(guò)，OpenGL 正是給我們提供了訪問(wèn) GPU 的能力，不僅如此，它還引入了緩存（Buffer）這個(gè)概念，大大提高了處理效率。

從一個(gè)內(nèi)存區(qū)域復(fù)制到另一個(gè)內(nèi)存區(qū)域的速度是相對(duì)較慢的，并且在內(nèi)存復(fù)制的過(guò)程中，CPU 和 GPU 都不能處理這區(qū)域內(nèi)存，避免引起錯(cuò)誤。此外，CPU / GPU 執(zhí)行計(jì)算的速度是很快的，而內(nèi)存的訪問(wèn)是相對(duì)較慢的，這也導(dǎo)致處理器的性能處于次優(yōu)狀態(tài)，這種狀態(tài)叫做 數(shù)據(jù)饑餓，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是空有一身本事卻無(wú)用武之地。

針對(duì)此，OpenGL 為了提升渲染的性能，為兩個(gè)內(nèi)存區(qū)域間的數(shù)據(jù)交換定義了緩存。緩存是指 GPU 能夠控制和管理的連續(xù) RAM。程序從 CPU 的內(nèi)存復(fù)制數(shù)據(jù)到 OpenGL ES 的緩存。通過(guò)獨(dú)占緩存，GPU 能夠盡可能以有效的方式讀寫內(nèi)存。 這也意味著 GPU 使用緩存中的數(shù)據(jù)工作的同時(shí)，運(yùn)行在 CPU 中的程序可以繼續(xù)執(zhí)行。

來(lái)源：http://linbinghe.com/2018/b8f62c8f.html