OpenGL是什么？OpenGL ES又是什么？

简介

OpenGL是一个跨平台的软件接口语言，用于调用硬件的2D、3D图形处理器。

然而受限于现在的移动设备性能，如果将OpenGL直接用在他们上面将会特别卡，于是就出现了OpenGL ES。 OpenGL ES是OpenGL的分支，他专门作用于嵌入式设备，去掉了OpenGL很多不必要的功能。

应用场景

  • 游戏
  • 视频播放器
  • 视频编辑应用
  • 图片编辑应用

等对图像处理的及时性要求较高的应用场景。

Android对OpenGL ES 的支持

OpenGL ES 版本 基于OpenGL的版本 Android引入的版本 兼容性 功能、特色
1.0&1.1 1.3&1.5 Android 1.0 - 固定的图像管道，开发难度相比2.0低
2.0 2.0 Android 2.2 不兼容1.x 可编程的渲染管道，性能效率更高，开发难度更高
3.0 3.x Android 4.3 兼容2.0 性能更高，支持ETC2格式的透明纹理压缩
3.1 4.x Android 5.0 兼容2.0/3.0 新增计算着色器、单独的着色器对象等新特性

版本的选择

由于此篇博客是学习阶段写的，而我在网上找到的大部分博客都是2.0，所以就以2.0为主。

其实我觉得应该是3.0，2.0确实太老了，现在Android4.3的手机都较少见了，而3.1又太新了。

导入

首先你得在AndroidManifest.xml中加入
<uses-feature android:glEsVersion="0x00020000" android:required="true" />

其中不同版本对应值：

OpenGL ES 版本 glEsVersion 版本
2.0 0x00020000
3.0 0x00030000
3.1 0x00030001

基本框架

Android框架里面提供了两个类来给你使用OpenGL ES API创建和操作图形：GLSrufaceView和GLSurfaceView.Renderer。

GLSrufaceView

这是一个视图类，你可以通过OpenGL ES API来绘制和操作图形对象，他在功能上很类似与SurfaceView。你可以通过创建一个SurfaceView的实例并添加你的渲染器来使用这个类。

他的常用方法有：

  • setEGLContextClientVersion：设置OpenGL ES版本，2.0则设置2
  • onPause：暂停渲染，最好是在Activity、Fragment的onPause()方法内调用，减少不必要的性能开销，避免不必要的崩溃
  • onResume：恢复渲染，用法类比onPause()
  • setRenderer：设置渲染器
  • setRenderMode：设置渲染模式
  • requestRender: 请求渲染，由于是请求异步线程进行渲染，所以不是同步方法，调用后不会立刻就进行渲染。渲染会回调到Renderer接口的onDrawFrame()方法。
  • queueEvent：插入一个Runnable任务到后台渲染线程上执行。相应的，渲染线程中可以通过Activity的runOnUIThread的方法来传递事件给主线程去执行

其中，GLSurfaceView的渲染模式有：

  • RENDERMODE_CONTINUOUSLY：不停地渲染
  • RENDERMODE_WHEN_DIRTY：只有调用了requestRender()之后才会触发渲染回调onDrawFrame方法

GLSurfaceView.Renderer

此接口定义了在GLSurfaceView中绘制图形所需的方法。必须将此接口的实现作为单独的类提供，并使用GLSurfaceView.setRenderer()将其添加到GLSurfaceView的实现类中。

他的主要方法有三个：

  • onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)：GLSurfaceView内的Surface被创建时会被调用到
  • onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height)：Surface尺寸改变时调用到
  • onDrawFrame(GL10 gl)：渲染绘制每一帧时调用到

一般情况下，首次创建GLSurfaceView时，会顺序调用onSurfaceCreated() -> onSurfaceChanged() -> onDrawFrame()。然后每绘制一帧，都会不停地回调onDrawFrame()方法。

编写流程

首先我们来写一个基本框架。

创建一个Android项目，然后Activity选择EmptyActivity。

注意：本项目某些类或者方法通过AndroidStudio导入的时候会让你选择是从哪个包里面导入，一致选择android.opengl.GLES20

编写Activity

打开我们项目的MainActivity，你就能看到熟悉的onCreate方法，接下来我们要对这个Activity进行一些更改。

首先，我们要创建一个GLSurfaceView的对象,并添加一个新的成员变量：

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private GLSurfaceView glSurfaceView;
private boolean rendererSet = false;

接下来将setContentView()移除，并对glSurfaceView进行初始化：

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@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    glSurfaceView = new GLSurfaceView(this);
}

由于我们是在写OpenGL ES2.0的代码，所以我们需要检测当前运行APP的系统支不支持OpenGL ES2.0。我们将下面几行代码添加到onCreate()里面去:

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final ActivityManager activityManager = (ActivityManager) getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
final ConfigurationInfo configurationInfo = activityManager.deviceConfigurationInfo();
final boolean supportsEs2 = configurationInfo.reqGlEsVersion >= 0x20000;

但是这段代码在模拟器上不能工作，因为GPU模拟部分有缺陷。为了使代码在模拟器上运行，我们要按如下代码修改检查条件：

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final boolean supportsEs2 = configurationInfo.reqGlEsVersion >= 0x20000
    || (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.ICE_CREAM_SANDWICH_MR1
    && (Build.FINGERPRINT.startsWith("generic")
    || Build.FINGERPRINT.startsWith("unknown")
    || Build.MODEL.contains("google_sdk")
    || Build.MODEL.contains("Emulator")
    || Build.MODEL.contains("Android SDK build for x86")))

接下来就是配置渲染表面：

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if (supportsEs2) {
    // 配置这个surface视图
    glSurfaceView.setEGLContextClientVersion(2);

    // 配置Renderer
    glSurfaceView.setRenderer(FirstOpenGLProjectRenderer());
    rendererSet = true;
} else {
    Toast.makeText(this, "This device does not support OpenGL ES 2.0", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    return;
}

setContentView(glSurfaceView);

最后我们还得处理下Activity的生命周期，也就是将GLSurfaceView的生命周期跟Activity的生命周期绑定起来：

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@Override
void onPause() {
    super.onPause();

    if (rendererSet)
        glSurfaceView.onPause();
}

@Override
void onResume() {
    super.onResume();

    if (rendererSet)
        glSurfaceView.onResume();
}

编写Renderer

创建一个新的文件，命名为FirstOpenGLProjectRenderer，让让这个类继承自GLSurfaceView.Renderer。

接着就实现三个必备方法:

  • onSurfaceCreate()：创建时被调用
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@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 glUnsed, EGLConfig config) {
    glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); //设置一个清空屏幕用的颜色
}
  • onSurfaceChanged()：创建后每当Surface尺寸改变时，都调用此方法
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@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 glUnsed, int width, int height) {
    glViewport(0, 0, width, height); //设置视窗尺寸
}
  • onDrawFrame()：绘制每一帧时调用
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@Override
public void onDrawFrame(GL10 glUnsed) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空屏幕
}

然后就可以运行程序了，你就可以看到整个屏幕都成了红色，这是为啥呢？
因为我们在onSurfaceCreated方法里面设置了glClearColor(1.0f,0.0f,0.0f,0.0f)。这个方法的参数对应的是RGBA，然后我们又在onDrawFrame方法中设置了清屏，所以这样你就会看到的是红色了。