本文目录

一. OpenGL ES是什么？
二. OpenGL ES的版本
三. EGL是什么？
四. 需要知道的两个方法
五. 在Android中使用OpenGL ES的步骤
六. 例子1：简单的程序+修改背景颜色

OpenGL ES是什么？

• OpenGL(Open Graphics Library)： 是用于渲染2D、3D矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口（API），使简单的图形构建出复杂的三维景象。
• OpenGL ES(OpenGl for Embedded System)：是 OpenGL三维图形 API 的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计，简单来说就是OpenGL在移动端的阉割版。

image.png

OpenGL ES 的版本

EGL是什么？

• EGL (Embedded Graphics Library)：EGL 是连接 OpenGL ES 和本地窗口系统的接口，由于OpenGL ES是跨平台的，引入EGL就是为了屏蔽不同平台上的区别。

另外，EGL定义了控制 Displays、Contexts 以及 Surfaces 的统一的平台接口，但一般情况在 Android 平台上开发 OpenGL ES 应用，无需直接使用javax.microedition.khronos.egl 包中的类按照EGL步骤来使用OpenGL ES绘制图形，因为在Android平台中提供了一个android.opengl 包，GLSurfaceView类提供了对Display、Surface 和 Context 的管理，大大简化了 OpenGL ES 的程序框架，对应大部分 OpenGL ES开发，只需调用一个方法来设置 OpenGLView 需要的GLSurfaceView.Renderer 即可。

EGL

EGL提供如下机制：

• 与设备的原生窗口系统通信
• 查询绘图表面的可用类型和配置
• 创建绘图表面
• 在OpenGL ES 和其他图形渲染API之间同步渲染
• 管理纹理贴图等渲染资源
• 为了让OpenGL ES能够绘制在当前设备上，我们需要EGL作为OpenGL ES与设备的桥梁。

需要知道的两个方法

• GLSurfaceView：渲染表面类（android.opengl.GLSurfaceView），自动负责管理EGL执行步骤，但用户需要确定针对渲染表面 OpenGL ES 的版本，即调用 setEGLContextClientVersion(int version) 方法。随后调用 setRenderer() 方法来为OpenGLES配置渲染表面。此外还有其他的 setEGL* 方法去配置上下文环境，例如渲染表面的 RGB 颜色分量的位深。

• GLSurfaceView.Renderer：渲染器类（android.opengl.GLSurfaceView.Renderer），GLSurfaceView 需要通过渲染器对象完成实际的渲染操作，自定义渲染器对象需要继承 Renderer 接口类，并实现三个方法：onSurfaceCreated()、onSurfaceChanged()和onDrawFrame()。

在Android中使用OpenGL ES的步骤：

1. 创建GLSurfaceView组件，使用 Activity 来显示 GLSurfaceView 组件。
2. 为 GLSurfaceView 配置渲染类GLSurfaceView.Renderer，实现GLSurfaceView.Renderer接口并重写3个方法。
   • onSurfaceCreated()：当Surface被第一次创建或从其他Activity切换回来都会调用此方法，方法中还可以初始化OpenGLES图形(背景色)。
   • onSurfaceChanged()：在Surface被创建后，每次Surface尺寸变化，还有屏幕横竖切换都会调用此方法。
   • onDrawFrame()：每绘制一帧都会调用此方法，在这个方法中必须绘制点什么，即使只是清空屏幕。因为如果什么都没画，会导致屏幕不断闪烁。重点：此方法是绘制图形的主要执行点。
3. 调用GLSurfaceView组件的setRenderer()方法指定Renderer对象，该Renderer对象会完成GLSurfaceView里的3D图形的绘制。

例子1：简单的程序+修改背景颜色 OpenGLESVersion

1. 创建GLSurfaceView实例，检查设备版本，Activity生命周期，配置上下文。
2. 创建Renderer类，实现渲染方法。
3. 效果展示。

1.创建GLSurfaceView实例

我们通过 GLSurfaceView 来初始化 OpenGLES，如配置显示设备 Display 以及在后台线程中渲染。在此之前，我们需要对设备的进行版本检查，以及在 Android Activity 生命周期的维护、渲染请求方式进行配置。最后才会配置这个 Surface 视图和传入自定义 Renderer 类。

public class VersionActivity extends AppCompatActivity {

    private GLSurfaceView surfaceView;
    private boolean rendererSet = false;

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

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

        //获取版本号
        int VersionNum = configurationInfo.reqGlEsVersion;

        //输出196608 16进制=0x30000 3.0版本
        if (VersionNum >= 196608) {
            Toast.makeText(this, "OpenGLES version is 3.0 or more", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            rendererSet = true;
            //执行3.0版本的方法
        }
        //输出131072 16进制=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;
            //执行2.0版本的方法， 配置ES 2.0的上下文
            surfaceView = new GLSurfaceView(this);
            //确定针对渲染表面 OpenGL ES 的版本
            surfaceView.setEGLContextClientVersion(2);
            //1.连续刷新频率不停渲染，0.按请求来渲染
            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：渲染线程方式setRenderMode：
1.RENDERMODE_CONTINUOUSLY按设备刷新频率不断地渲染。
0.RENDERMODE_WHEN_DIRTY按请求方式来渲染。

2.创建Renderer类

在GLSurfaceView中传入了一个自定义Renderer类，那么Renderer是一个渲染器，他需要重写3个方法来实现渲染的整个过程。

public class GLES20Renderer implements GLSurfaceView.Renderer {
    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        //第一次创建或切换回来都会调用此方法
        GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1);
    }
    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        //每次Surface尺寸变化，比如屏幕横竖切换都会调用此方法
        GLES20.glViewport(0, 0, width, height);
    }
    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        //每绘制一帧都会调用此方法
        GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    }
}

• onSurfaceCreated：其中的glClearColor是设置清空屏幕用的颜色，四个参数：红绿蓝透明，都是float类型，最大值为1，最小值为0。
• onSurfaceChanged：其中的glViewport是设置视口的尺寸，告诉OpenGLES用来显示Surface的大小。
• onDrawFrame：其中的glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)表示清空屏幕，并会用glClearColor再次填充整个屏幕。

问：参数中的GL10是什么？
GL10是OpenGLES 1.0的API遗留下来的。但是要编写使用OpenGLES1.0的渲染器，就用这个参数。但是对于OpenGLES2.0就直接通过静态方法GLES20来直接获取。OpenGLES3.0也是直接使用GLES30。

3.结果

当运行这个Activity的时候，会看到屏幕渲染上了一层蓝色背景色，这也就是我们在onSurfaceCreated中设置的glClearColor方法。

运行效果图

总结

这虽然是学习OpenGLES20的第一课，只学习了GLSurfaceView和Renderer渲染器，但有了整个程序的大体框架，是最接下来的学习有着大大的帮助。

参考文献

• 《Android三维程序设计》
• 《OpenGL ES 应用开发实践指南》
• https://blog.csdn.net/matrix_laboratory/article/details/50897183
• https://www.jianshu.com/nb/8716340
• https://www.jianshu.com/p/a94c8ed639c7
• 内容讲得比较清晰，还有前提点https://blog.csdn.net/zhang_he_xiang/article/details/85015357

为什么要使用OpenGL ES

通常来说，计算机系统中 CPU、GPU 是协同工作的。CPU 计算好显示内容提交到 GPU，GPU 渲染完成后将渲染结果放入帧缓冲区，随后视频控制器会按照 VSync 信号逐行读取帧缓冲区的数据，经过可能的数模转换传递给显示器显示。所以，尽可能让 CPU 和 GPU 各司其职发挥作用是提高渲染效率的关键。

正如我们之前提到过，OpenGL 正是给我们提供了访问 GPU 的能力，不仅如此，它还引入了缓存（Buffer）这个概念，大大提高了处理效率。

从一个内存区域复制到另一个内存区域的速度是相对较慢的，并且在内存复制的过程中，CPU 和 GPU 都不能处理这区域内存，避免引起错误。此外，CPU / GPU 执行计算的速度是很快的，而内存的访问是相对较慢的，这也导致处理器的性能处于次优状态，这种状态叫做 数据饥饿，简单来说就是空有一身本事却无用武之地。

针对此，OpenGL 为了提升渲染的性能，为两个内存区域间的数据交换定义了缓存。缓存是指 GPU 能够控制和管理的连续 RAM。程序从 CPU 的内存复制数据到 OpenGL ES 的缓存。通过独占缓存，GPU 能够尽可能以有效的方式读写内存。 这也意味着 GPU 使用缓存中的数据工作的同时，运行在 CPU 中的程序可以继续执行。

来源：http://linbinghe.com/2018/b8f62c8f.html