Android OpenGL ES从白痴到入门(三):引入EGL

96
云华兄
0.9 2017.05.22 13:23* 字数 785

啰嗦

上一节我们已经创建了一个基于Android的OpenGL App,但没有涉及到EGL,原因是GLSurfaceView已经包含了这一块,本节将移除GLSurfaceView用SurfaceView来做预览。
也许你会问,既然Android已经有帮我们处理的为何要多此一举呢?原因是GLSurfaceView将OpenGL绑定到一起,也就是说GLSurfaceView一但销毁,伴随的OpenGL也一起销毁了,一个OpenGL只能渲染一个GLSurfaceView。这不就是同生共死的唯一爱情么,这要一个花花公子如何接受得了呢!所以让我们来挥泪斩情丝搞些小姨太吧!(如果你的应用是基于实时显示,用不到保留状态或者后台渲染那这部分是不需要的)

EGL要做什么?

EGL既然做平台和OpenGL ES的中间件那EGL做的就肯定是和平台息息相关的事:

  • 创建绘图窗口
    也就是所谓的FrameBuffer,FrameBuffer可以显示到屏幕上(SurfaceView)
  • 创建渲染环境(Context上下文)
    渲染环境指OpenGL ES的所有项目运行需要的数据结构。如顶点、片段着色器、顶点数据矩阵。

动手开始挥泪斩情丝

OpenGL渲染一般流程

OpenGL的渲染是基于线程的,我们这里先创建一个GLRenderer类继承于HandlerThread:

public class GLRenderer extends HandlerThread{
    private static final String TAG = "GLThread";
    private EGLConfig eglConfig = null;
    private EGLDisplay eglDisplay = EGL14.EGL_NO_DISPLAY;
    private EGLContext eglContext = EGL14.EGL_NO_CONTEXT;

    private int program;
    private int vPosition;
    private int uColor;

    public GLRenderer() {
        super("GLRenderer");
    }

    /**
     * 创建OpenGL环境
     */
    private void createGL(){
        // 获取显示设备(默认的显示设备)
        eglDisplay = EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
        // 初始化
        int []version = new int[2];
        if (!EGL14.eglInitialize(eglDisplay, version,0,version,1)) {
            throw new RuntimeException("EGL error "+EGL14.eglGetError());
        }
        // 获取FrameBuffer格式和能力
        int []configAttribs = {
                EGL14.EGL_BUFFER_SIZE, 32,
                EGL14.EGL_ALPHA_SIZE, 8,
                EGL14.EGL_BLUE_SIZE, 8,
                EGL14.EGL_GREEN_SIZE, 8,
                EGL14.EGL_RED_SIZE, 8,
                EGL14.EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL14.EGL_OPENGL_ES2_BIT,
                EGL14.EGL_SURFACE_TYPE, EGL14.EGL_WINDOW_BIT,
                EGL14.EGL_NONE
        };
        int []numConfigs = new int[1];
        EGLConfig[]configs = new EGLConfig[1];
        if (!EGL14.eglChooseConfig(eglDisplay, configAttribs,0, configs, 0,configs.length, numConfigs,0)) {
            throw new RuntimeException("EGL error "+EGL14.eglGetError());
        }
        eglConfig = configs[0];
        // 创建OpenGL上下文
        int []contextAttribs = {
                EGL14.EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,
                EGL14.EGL_NONE
        };
        eglContext = EGL14.eglCreateContext(eglDisplay, eglConfig, EGL14.EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs,0);
        if(eglContext== EGL14.EGL_NO_CONTEXT) {
            throw new RuntimeException("EGL error "+EGL14.eglGetError());
        }
    }

    /**
     * 销毁OpenGL环境
     */
    private void destroyGL(){
        EGL14.eglDestroyContext(eglDisplay, eglContext);
        eglContext = EGL14.EGL_NO_CONTEXT;
        eglDisplay = EGL14.EGL_NO_DISPLAY;
    }

    @Override
    public synchronized void start() {
        super.start();

        new Handler(getLooper()).post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                createGL();
            }
        });
    }

    public void release(){
        new Handler(getLooper()).post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                destroyGL();
                quit();
            }
        });
    }



    /**
     * 加载制定shader的方法
     * @param shaderType shader的类型  GLES20.GL_VERTEX_SHADER   GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER
     * @param sourceCode shader的脚本
     * @return shader索引
     */
    private int loadShader(int shaderType,String sourceCode) {
        // 创建一个新shader
        int shader = GLES20.glCreateShader(shaderType);
        // 若创建成功则加载shader
        if (shader != 0) {
            // 加载shader的源代码
            GLES20.glShaderSource(shader, sourceCode);
            // 编译shader
            GLES20.glCompileShader(shader);
            // 存放编译成功shader数量的数组
            int[] compiled = new int[1];
            // 获取Shader的编译情况
            GLES20.glGetShaderiv(shader, GLES20.GL_COMPILE_STATUS, compiled, 0);
            if (compiled[0] == 0) {//若编译失败则显示错误日志并删除此shader
                Log.e("ES20_ERROR", "Could not compile shader " + shaderType + ":");
                Log.e("ES20_ERROR", GLES20.glGetShaderInfoLog(shader));
                GLES20.glDeleteShader(shader);
                shader = 0;
            }
        }
        return shader;
    }

    /**
     * 创建shader程序的方法
     */
    private int createProgram(String vertexSource, String fragmentSource) {
        //加载顶点着色器
        int vertexShader = loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexSource);
        if (vertexShader == 0) {
            return 0;
        }

        // 加载片元着色器
        int pixelShader = loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentSource);
        if (pixelShader == 0) {
            return 0;
        }

        // 创建程序
        int program = GLES20.glCreateProgram();
        // 若程序创建成功则向程序中加入顶点着色器与片元着色器
        if (program != 0) {
            // 向程序中加入顶点着色器
            GLES20.glAttachShader(program, vertexShader);
            // 向程序中加入片元着色器
            GLES20.glAttachShader(program, pixelShader);
            // 链接程序
            GLES20.glLinkProgram(program);
            // 存放链接成功program数量的数组
            int[] linkStatus = new int[1];
            // 获取program的链接情况
            GLES20.glGetProgramiv(program, GLES20.GL_LINK_STATUS, linkStatus, 0);
            // 若链接失败则报错并删除程序
            if (linkStatus[0] != GLES20.GL_TRUE) {
                Log.e("ES20_ERROR", "Could not link program: ");
                Log.e("ES20_ERROR", GLES20.glGetProgramInfoLog(program));
                GLES20.glDeleteProgram(program);
                program = 0;
            }
        }
        return program;
    }

    /**
     * 获取图形的顶点
     * 特别提示:由于不同平台字节顺序不同数据单元不是字节的一定要经过ByteBuffer
     * 转换,关键是要通过ByteOrder设置nativeOrder(),否则有可能会出问题
     *
     * @return 顶点Buffer
     */
    private FloatBuffer getVertices() {
        float vertices[] = {
                0.0f,   0.5f,
                -0.5f, -0.5f,
                0.5f,  -0.5f,
        };

        // 创建顶点坐标数据缓冲
        // vertices.length*4是因为一个float占四个字节
        ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length * 4);
        vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());             //设置字节顺序
        FloatBuffer vertexBuf = vbb.asFloatBuffer();    //转换为Float型缓冲
        vertexBuf.put(vertices);                        //向缓冲区中放入顶点坐标数据
        vertexBuf.position(0);                          //设置缓冲区起始位置

        return vertexBuf;
    }


    public void render(Surface surface, int width, int height){
        final int[] surfaceAttribs = { EGL14.EGL_NONE };
        EGLSurface eglSurface = EGL14.eglCreateWindowSurface(eglDisplay, eglConfig, surface, surfaceAttribs, 0);
        EGL14.eglMakeCurrent(eglDisplay, eglSurface, eglSurface, eglContext);

        // 初始化着色器
        // 基于顶点着色器与片元着色器创建程序
        program = createProgram(verticesShader, fragmentShader);
        // 获取着色器中的属性引用id(传入的字符串就是我们着色器脚本中的属性名)
        vPosition = GLES20.glGetAttribLocation(program, "vPosition");
        uColor = GLES20.glGetUniformLocation(program, "uColor");

        // 设置clear color颜色RGBA(这里仅仅是设置清屏时GLES20.glClear()用的颜色值而不是执行清屏)
        GLES20.glClearColor(1.0f, 0, 0, 1.0f);
        // 设置绘图的窗口(可以理解成在画布上划出一块区域来画图)
        GLES20.glViewport(0,0,width,height);
        // 获取图形的顶点坐标
        FloatBuffer vertices = getVertices();

        // 清屏
        GLES20.glClear(GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        // 使用某套shader程序
        GLES20.glUseProgram(program);
        // 为画笔指定顶点位置数据(vPosition)
        GLES20.glVertexAttribPointer(vPosition, 2, GLES20.GL_FLOAT, false, 0, vertices);
        // 允许顶点位置数据数组
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(vPosition);
        // 设置属性uColor(颜色 索引,R,G,B,A)
        GLES20.glUniform4f(uColor, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f);
        // 绘制
        GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 3);

        // 交换显存(将surface显存和显示器的显存交换)
        EGL14.eglSwapBuffers(eglDisplay, eglSurface);

        EGL14.eglDestroySurface(eglDisplay, eglSurface);
    }

    // 顶点着色器的脚本
    private static final String verticesShader
            = "attribute vec2 vPosition;            \n" // 顶点位置属性vPosition
            + "void main(){                         \n"
            + "   gl_Position = vec4(vPosition,0,1);\n" // 确定顶点位置
            + "}";

    // 片元着色器的脚本
    private static final String fragmentShader
            = "precision mediump float;         \n" // 声明float类型的精度为中等(精度越高越耗资源)
            + "uniform vec4 uColor;             \n" // uniform的属性uColor
            + "void main(){                     \n"
            + "   gl_FragColor = uColor;        \n" // 给此片元的填充色
            + "}";
}

这个类也简单,主要是将上一节的MyRenderer拷贝过来,加上EGL部分的代码即可。
createGL()方法获取了一个默认的显示设备(也就是手机屏幕),初始化并返回当前系统使用的OpenGL版本(主板本+子版本),然后通过配置(主要以键值对的方式配置,最后由EGL_NONE结尾)得到一个EGLConfig,最后创建一个EGLContext。
destroyGL()方法则是释放掉OpenGL的资源(主要就是EGLContext)。
render()方法中主要是渲染,这里为了方便把渲染的环境和渲染写在一起并只渲染一次(我们只画了一个三角形),前三行代码我们创建了一个EGLSurface并设置为当前的渲染对象,后面eglSwapBuffers()交换了显示器和EGLSurface的显存,也就是将我们渲染的东西放到显示器去显示,这样我们就看到我们绘制的三角形了,最后就是销毁我们创建的EGLSurface,中间部分都是上一节拷贝过来的代码。
这里要注意,OpenGL是基于线程的,虽然有些方法可以在别的线程调用,但最好还是都放到OpenGL所在的线程调用,否则可能调用后无效果(不一定报错)

修改activity_main.xml,把GLSurfaceView替换为SurfaceView:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical">

    <SurfaceView
        android:id="@+id/sv_main_demo"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent" />

</LinearLayout>

MainActivity.java也做相应的修改,实例化GLRenderer对象并启动线程,在SurfaceView创建之后渲染一次:

public class MainActivity extends Activity {
    private GLRenderer glRenderer;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        SurfaceView sv = (SurfaceView)findViewById(R.id.sv_main_demo);
        glRenderer = new GLRenderer();
        glRenderer.start();

        sv.getHolder().addCallback(new SurfaceHolder.Callback() {
            @Override
            public void surfaceCreated(SurfaceHolder surfaceHolder) {

            }

            @Override
            public void surfaceChanged(SurfaceHolder surfaceHolder, int format, int width, int height) {
                glRenderer.render(surfaceHolder.getSurface(),width,height);  // 这里偷懒直接在主线程渲染了,大家切莫效仿
            }

            @Override
            public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder surfaceHolder) {

            }
        });
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        glRenderer.release();
        glRenderer = null;
        super.onDestroy();
    }
}

运行App,我们就得到了一个和上一节一样的一个三角形:


EGLConfig 属性

属性 描述 默认值
EGL_BUFFER_SIZE 颜色缓冲区中所有组成颜色的位数 0
EGL_RED_SIZE 颜色缓冲区中红色位数 0
EGL_GREEN_SIZE 颜色缓冲区中绿色位数 0
EGL_BLUE_SIZE 颜色缓冲区中蓝色位数 0
EGL_LUMINANCE_SIZE 颜色缓冲区中亮度位数 0
EGL_ALPHA_SIZE 颜色缓冲区中透明度位数 0
EGL_ALPHA_MASK_SIZE 遮挡缓冲区透明度掩码位数 0
EGL_BIND_TO_TEXTURE_RGB 绑定到 RGB 贴图使能为真 EGL_DONT_CARE
EGL_BIND_TO_TEXTURE_RGBA 绑定到 RGBA 贴图使能为真 EGL_DONT_CARE
EGL_COLOR_BUFFER_TYPE 颜色缓冲区类型 EGL_RGB_BUFFER, 或者EGL_LUMINANCE_BUFFER EGL_RGB_BUFFER
EGL_CONFIG_CAVEAT 配置有关的警告信息 EGL_DONT_CARE
EGL_CONFIG_ID 唯一的 EGLConfig 标示值 EGL_DONT_CARE
EGL_CONFORMANT 使用EGLConfig 创建的上下文符合要求时为真
EGL_DEPTH_SIZE 深度缓冲区位数 0
EGL_LEVEL 帧缓冲区水平 0
EGL_MAX_PBUFFER_WIDTH 使用EGLConfig 创建的PBuffer的最大宽度
EGL_MAX_PBUFFER_HEIGHT 使用EGLConfig 创建的PBuffer最大高度
EGL_MAX_PBUFFER_PIXELS 使用EGLConfig 创建的PBuffer最大尺寸
EGL_MAX_SWAP_INTERVAL 最大缓冲区交换间隔 EGL_DONT_CARE
EGL_MIN_SWAP_INTERVAL 最小缓冲区交换间隔 EGL_DONT_CARE
EGL_NATIVE_RENDERABLE 如果操作系统渲染库能够使用EGLConfig 创建渲染渲染窗口 EGL_DONT_CARE
EGL_NATIVE_VISUAL_ID 与操作系统通讯的可视ID句柄 EGL_DONT_CARE
EGL_NATIVE_VISUAL_TYPE 与操作系统通讯的可视ID类型 EGL_DONT_CARE
EGL_RENDERABLE_TYPE 渲染窗口支持的布局组成标示符的遮挡位EGL_OPENGL_ES_BIT, EGL_OPENGL_ES2_BIT, orEGL_OPENVG_BIT that EGL_OPENGL_ES_BIT
EGL_SAMPLE_BUFFERS 可用的多重采样缓冲区位数 0
EGL_SAMPLES 每像素多重采样数 0
EGL_S TENCIL_SIZE 模板缓冲区位数 0
EGL_SURFACE_TYPE EGL 窗口支持的类型EGL_WINDOW_BIT, EGL_PIXMAP_BIT,或EGL_PBUFFER_BIT EGL_WINDOW_BIT
EGL_TRANSPARENT_TYPE 支持的透明度类型 EGL_NONE
EGL_TRANSPARENT_RED_VALUE 透明度的红色解释 EGL_DONT_CARE
EGL_TRANSPARENT_GRE EN_VALUE 透明度的绿色解释 EGL_DONT_CARE
EGL_TRANSPARENT_BLUE_VALUE 透明度的兰色解释 EGL_DONT_CARE

源码

点鸡下崽

Android OpenGL ES