OpenGL ES 框架详细解析(十二) —— 采用OpenGL ES 3.0

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版本号 时间
V1.0 2017.10.03

前言

OpenGL ES是一个强大的图形库,是跨平台的图形API,属于OpenGL的一个简化版本。iOS系统可以利用OpenGL ES将图像数据直接送入到GPU进行渲染,这样避免了从CPU进行计算再送到显卡渲染带来的性能的高消耗,能带来来更好的视频效果和用户体验。接下来几篇就介绍下iOS 系统的 OpenGL ES框架。感兴趣的可以看上面几篇。
1. OpenGL ES 框架详细解析(一) —— 基本概览
2. OpenGL ES 框架详细解析(二) —— 关于OpenGL ES
3. OpenGL ES 框架详细解析(三) —— 构建用于iOS的OpenGL ES应用程序的清单
4. OpenGL ES 框架详细解析(四) —— 配置OpenGL ES的上下文
5. OpenGL ES 框架详细解析(五) —— 使用OpenGL ES和GLKit进行绘制
6. OpenGL ES 框架详细解析(六) —— 绘制到其他渲染目的地
7. OpenGL ES 框架详细解析(七) —— 多任务,高分辨率和其他iOS功能
8. OpenGL ES 框架详细解析(八) —— OpenGL ES 设计指南
9. OpenGL ES 框架详细解析(九) —— 调整您的OpenGL ES应用程序
10. OpenGL ES 框架详细解析(十) —— 使用顶点数据的最佳做法
11. OpenGL ES 框架详细解析(十一) —— 并发和OpenGL ES

Adopting OpenGL ES 3.0 - 采用OpenGL ES 3.0

OpenGL ES 3.0OpenGL ES 2.0规范的超集,因此在您的应用程序中采用它是容易的。 您可以继续使用OpenGL ES 2.0代码,同时利用兼容设备上OpenGL ES 3.0上下文的更高资源限制,并增加对OpenGL ES 3.0特定功能的支持,使您的应用程序的设计变得有意义。


Checklist for Adopting OpenGL ES 3.0 - 采用OpenGL ES 3.0的清单

在您的应用程序中使用OpenGL ES 3.0:

EAGLContext *context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES3];

如果您打算将应用程序提供给不支持OpenGL ES 3.0的设备,请按照 Listing 2-1中的步骤在必要时退回到OpenGL ES 2.0。

  • 在使用OpenGL ES 3.0 API的源文件中包含或导入OpenGL ES 3.0 API头文件:
#import <OpenGLES/ES3/gl.h>
#import <OpenGLES/ES3/glext.h>
  • 更新代码,使用OpenGL ES 2.0扩展并入或更改OpenGL ES 3.0规范,如下面更新扩展代码中所述。
  • (可选)您可以在OpenGL ES 2.0和3.0中使用相同的着色器程序。 但是,如果您选择将着色器移植到GLSL ES 3.0以使用新功能,请参阅采用OpenGL ES着色语言版本3.0中的注意事项。
  • OpenGL ES 3.0兼容设备上测试您的应用程序,以验证其行为是否正确。

Updating Extension Code - 更新扩展码

OpenGL ES 3.0是OpenGL ES 2.0规范的超集,所以仅使用核心OpenGL ES 2.0功能的应用程序可以在OpenGL ES 3.0上下文中使用,无需更改。 然而,一些应用程序也使用OpenGL ES 2.0扩展。 这些扩展提供的功能也可在OpenGL ES 3.0中使用,但是在OpenGL ES 3.0上下文中使用它们可能需要至少进行较小的代码更改。

1. Remove Extension Suffixes - 删除扩展名后缀

下面列出的OpenGL ES 2.0扩展定义了将API并入到OpenGL ES 3.0核心规范中。 要在OpenGL ES 3.0上下文中使用这些功能,只需从函数和常量名称中删除扩展名后缀即可。 例如,glMapBufferRangeEXT函数的名称为glMapBufferRange,并且DEPTH_COMPONENT24_OES常量(在glRenderbufferStorage函数的internalformat参数中使用)变为DEPTH_COMPONENT24

2. Modify Use of Extension APIs - 修改使用扩展API

OpenGL ES 2.0扩展定义的一些功能是OpenGL ES 3.0的核心规范,但是对它们的API定义进行了更改。 要在OpenGL ES 3.0上下文中使用这些功能,请进行以下更改。

Working with Texture Formats - 使用纹理格式

OES_depth_texture, OES_packed_depth_stencil, OES_texture_float, OES_texture_half_float, EXT_texture_rgEXT_sRGB扩展定义了在glTexImage系列函数的internalformat和type参数中使用的常量。 这些扩展定义的功能在OpenGL ES 3.0内核API中可用,但有一些注意事项:

  • glTexImage函数不支持没有显式大小的internalformat常量。 改为使用显式大小的常量:
// Replace this OpenGL ES 2.0 code:
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_HALF_FLOAT_OES, data);
// With this OpenGL ES 3.0 code:
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA16F, width, height, 0, GL_RGBA, GL_HALF_FLOAT, data);
  • OpenGL ES 3.0未定义LUMINANCELUMINANCE_ALPHA数据的浮点数或半浮点数。 请改用相应的RED或RG格式。
  • 由深度和深度/模板纹理采样器返回的向量不再重复OpenGL ES 3.0中前三个组件的深度值。 只能在着色器代码中使用第一个(.r)组件来对这些纹理进行采样。
  • sRGB格式仅在OpenGL ES 3.0中用于internalformat参数时有效。 使用GL_RGBGL_RGBA作为sRGB纹理的格式参数。

或者,通过调用glTexStorage函数替换对glTexImage函数的调用。 纹理存储功能可用作OpenGL ES 3.0中的核心API,以及OpenGL ES 1.1和2.0中的EXT_texture_storage扩展。 这些函数提供了一个额外的好处:使用glTexStorage函数在一次调用中完全指定一个不可变的纹理对象; 它会立即执行所有一致性检查和内存分配,保证纹理对象永远不会因为缺少mipmap级别或不一致的多维数据集地图面而不完整。

Mapping Buffer Objects into Client Memory - 将缓冲区对象映射到客户端内存中

OES_mapbuffer扩展定义了用于将缓冲区对象的整个数据存储映射到客户端内存中的glMapBuffer函数。 OpenGL ES 3.0则定义了glMapBufferRange函数,该函数提供了额外的功能:它允许映射缓冲区对象的数据存储的子集,并包含用于异步映射的选项。 glMapBufferRange函数也可以通过EXT_map_buffer_range扩展名在OpenGL ES 1.12.0上下文中使用。

Discarding Framebuffers - 丢弃帧缓冲区

OpenGL ES 3.0中的glInvalidateFramebuffer函数将替换由EXT_discard_framebuffer扩展名提供的glDiscardFramebufferEXT函数。 两个功能的参数和行为是相同的。

Using Multisampling - 使用多重采样

OpenGL ES 3.0包含了APPLE_framebuffer_multisample扩展的所有功能,但glResolveMultisampleFramebufferAPPLE函数除外。 相反,glBlitFramebuffer函数提供了这个和其他其他帧缓冲区复制选项。 要解决多采样缓冲区,请设置读取和绘制帧缓冲区(如Using Multisampling to Improve Image Quality),然后使用glBlitFramebuffer将整个读取帧缓冲区复制到整个绘图帧缓冲区中:

glBlitFramebuffer(0,0,w,h, 0,0,w,h, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_NEAREST);

3. Continue Using Most Other Extensions in OpenGL ES 3.0 - 继续使用OpenGL ES 3.0中的其他扩展

iOS设备图形硬件的几个主要功能不是OpenGL ES 3.0核心内容的一部分,但仍可作为OpenGL ES 3.0扩展使用。 要使用这些功能,请继续使用Verifying OpenGL ES Capabilities中描述的步骤检查扩展支持。 (另请参阅 iOS Device Compatibility Reference以确定哪些设备可用哪些功能。)

为OpenGL ES 2.0扩展编写的大多数代码也可作为OpenGL ES 3.0扩展使用,可在OpenGL ES 3.0上下文中进行操作,无需更改。 但是,有关修改顶点和片段着色器语言的扩展,另请注意,有关详细信息,请参阅下一节。


Adopting OpenGL ES Shading Language version 3.0 - 采用OpenGL ES着色语言3.0版

OpenGL ES 3.0包括一个新版本的OpenGL ES着色语言(GLSL ES)。 OpenGL ES 3.0上下文可以使用编写在版本1.0或版本3.0的GLSL ES中的着色器程序,但3.0版着色器(在着色器源代码中标有#version 300 es指令)需要访问某些新功能,例如统一块 ,32位整数和其他整数运算。

GLSL ES版本1.0和3.0之间的某些语言习惯已经发生变化。 这些更改使得Shader源代码在OpenGL ES 3.0和桌面OpenGL ES 3.3或更高版本之间更加便携,但是当移植到GLSL ES 3.0时,它们也需要对现有着色器源代码进行微小的更改:

  • attributevarying限定符在GLSL ES 3.0中被关键字in和out代替。 在顶点着色器中,使用in限定符中的顶点属性和out限定符来改变输出。 在片段着色器中,使用in限定符来改变输入。
  • GLSL ES 3.0删除了gl_FragDatagl_FragColor内置的片段输出变量。 相反,您使用out限定符声明自己的片段输出变量。
  • 纹理采样函数已在GLSL ES 3.0中重命名,所有采样器类型都使用相同的纹理函数名称。 例如,您可以使用具有sampler2DsamplerCube参数的新texture函数(从GLSL ES 1.0替换texture2DtextureCube函数)。
  • EXT_shader_texture_lod, EXT_shadow_samplersOES_standard_derivatives扩展添加到GLSL ES 1.0中的功能是GLSL ES规范的核心部分。 将使用这些功能的着色器移植到GLSL ES 3.0时,请使用相应的GLSL ES 3.0功能。
  • EXT_shader_framebuffer_fetch扩展名的作用不同。 GLSL ES 3.0删除gl_FragDatagl_FragColor内置片段输出变量,有利于要求在着色器中声明片段输出。 相应地,gl_LastFragData内置变量不存在于GLSL ES 3.0片段着色器中。 相反,您使用inout限定符声明的任何片段输出变量在着色器运行时都包含以前的片段数据。 有关更多详细信息,请参阅Fetch Framebuffer Data for Programmable Blending

有关GLSL ES 3.0的完整概述,请参阅OpenGL ES着色语言3.0规范,可从OpenGL ES API Registry获取。

后记

未完,待续~~~

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