Android中的OpenGL ES使用基础

一、OpenGL/EGL

因为Android的GUI系统是基于OpenGL/EGL实现的,所以先介绍相关基础知识。
OpenGL(Open Graphics Library)已占据虚拟现实、CAD、能源、游戏研发等多个行业领域,是跨语言,跨平台的2D/3D图形处理王者。
OpenGL ES(OpenGL for Embedded Systems)是专门面向嵌入式系统的OpenGL API子集,Android系统从版本早期开始支持此图形库。

二、3D图形学基础

3D(Three-Dimensional)一般情况下是指长、宽、深度(高度)三个维度的图形。
OpenGL只支持三种基本几何元素:点,线段,三角形。
图形管线(Graphics Pipiline/Rendering Pipeline)指图形硬件设备支持的渲染流程,是以3D数据为输入,最终输出2D光栅图形的一种流水线处理过程。

三、Android的OpenGL ES框架
Android的OpenGL ES框架
  • OpenGL ES
    OpenGL本身只是协议规范,不是软件源码库。
  • Mesa 3D
    Mesa是兼容OpenGL协议的3D图形处理软件库,开放原始代码。
  • EGL
    "Khronos Native Platform Graphics Interface",介于本地窗口系统和Rendering API(即OPenGL ES)之间的一层接口。主要功能如下:
    a.创建rendering surfaces,即能承载图形的介质。
    b.创造图形环境(Graphics context);由于OpenGL是一个状态机,需要对诸多状态进行管理,因此context主要负责状态管理,为OpenGL的运行提供了统一的环境。。
    c.同步应用程序和本地平台渲染API
    d.提供对显示设备的访问和对渲染配置的管理。
  • libagl
    Android自带的通过软件方法实现的一套OpenGL动态库
  • libhgl
    为区别libagl,自定义的一种叫法。特指GPU厂商提供的硬件实现的OpenGL库。
  • egl.cfg
    系统根据egl.cfg文件的解析结果来选择图形渲染方式(硬件/软件),并自动加载对应的OpenGL软件库/硬件库.
四、EGL初始过程
  1. 获取一个设备Display(与具体系统平台无关的对象)
  2. 对EGL初始化,将EGL内部数据进行初始值设定。
  3. 根据用户配置返回一个最佳Surface config。
  4. 创建EGL context。
  5. 获取有效Surface的详情信息。
  6. 生成一个Display Device,创建可在终端屏幕显示的Window。
  7. 返回当前Context环境。
五、简化OpenGL ES开发——GLSurfaceView
  1. GLSurfaceView特性
    Android系统封装了GLSurfaceView来简化OpenGL ES的使用。
    GLSurfaceView继承自SurfaceView,意味着它具备View类的所有功能和属性——特别是接收事件的能力。主要特性如下:
    1.管理EGLDisplay,它表示一个显示屏
    2.管理Surface(本质上就是一块内存区域)
    3.GLSurfaceView会创建新的线程,以使整个渲染过程不至于阻塞UI主线程。
    4.可自定义渲染方式,如通过setRender ()设置一个Render.

  2. GLSurfaceView使用基本步骤
    1.创建GLSurfaceView。
    2.初始化OpenGL ES环境。
    3.设置Render。渲染是OpenGL核心工作。setRender()可将用户自定义的Render加入实际渲染流程中。
    4.设置RenderMode。默认为连续的渲染方式。
    5.状态处理。知晓程序的当前状态(暂停/恢复等),使OpenGE ES内部的运行线程做出正确判断,保证应用程序的稳定性。

  3. Surface创建流程
    当ViewRoot成功AttachToWindow后,告知View数中的所有成员。
    SurfaceView收到AttachedToWindow成功的消息后,通过WindowSession()向ViewRoot获取已创建的IWindowSession,这是ViewRoot与WMS间的通信介质。
    SurfaceView在updateWindow()时,利用IwindowSession.relayout()重新申请一个Surface。
    SurfaceView取得新Surface后,通知注册callback函数的对象。启动一个新线程GLThread完成渲染。

  4. EGL初始过程
    1.获取一个设备Display(与具体系统平台无关的对象)
    2.对EGL初始化,将EGL内部数据进行初始值设定。
    3.根据用户配置返回一个最佳Surface config。
    4.创建EGL context。
    5.获取有效Surface的详情信息。
    6.生成一个Display Device,创建可在终端屏幕显示的Window。
    7.返回当前Context环境。

  5. EGL的使用步骤
    GLSurfaceView最核心的工作就是,根据应用程序设置的renderer来进行图形渲染处理。
    GLSurfaceView中所涉及的EGL接口都是Java层的,而且都很好地封装在了GLSurfaceView的框架中。使用EGL的Java层接口步骤如下:
    1.获取EGL实例
    EGLContext.getEGL();
    2.获取一个EGL Display
    eglGetDisplay(Object native_display);
    3.利用Display来初始化EGL并返回EGL的版本号
    eglInitialize(EGLDisplay display, int[] major_minor);
    4.选取EGL的一个配置(EGL Config)
    eglCHooseConfig(EGLDisplay display, int[] attrib_list, EGLConfig[] configs, int config_size, int[] num_config);
    5.创建EGL Context
    eglCreateContext(EGLDisplay display, EGLConfig config, EGLContext share_context, int[] attrib_list);
    6.创建EGL Surface
    eglCreateWindowSurface(EGLDisplay display, EGLSurface surface);

注:主要内容摘录自书籍 深入理解Android内核设计思想,林学森 著

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