EGL介绍与简单GLSurfaceView实现思路
EGL介绍与简单GLSurfaceView实现思路
前言
本文刘老师会介绍讲下何为EGL以及简单GLSurfaceView的简单实现，旨在让大家在使用GLSurfaceView时能明白Android在OpenGL ES的使用这块为大家提供了多大的便利性，同时也能让大家了解，一个标准的GL环境是怎么创建的，GLSurfaceView总体的执行逻辑是怎么样的。
EGL
什么是EGL
我们首先来看一下什么是EGL。EGL是一个介于Khronos（制定并发布图形API的组织）渲染API和native平台底层Window系统的中间层接口，它负责图像Context的管理、Surface/渲染buffer的创建、绑定以及rendering synchronization等事情。
下图是EGL中间层的示意图。
为什么用EGL
我们先从OpenGL的绘制条件讲起。OpenGL ES的运行需要一个rendering context和一个drawing surface。其中rendering context会存储OpenGL的状态信息；drawing surface是基本图元绘制的地方，它还指定了渲染时使用哪种类型的buffer（color buffer, depth buffer, stencil buffer)）。
EGL就提供了一套创建可给OpenGL等渲染API在上边绘制、创建context的surface的机制。
这套机制具体可以提供以下的功能：
- 可以跟设备native windowing system交互的EGLDisplay
- 查询Drawing surface相关配置信息的接口(EGL14.eglGetConfigs, EGL14.eglGetConfigAttrib等)
- 同步不同渲染API的渲染结果（如OpenGL 和 OpenVG混合渲染的场景）
- 管理渲染资源（如纹理映射）
另一方面，OpenGL是一套跨平台的图形API，本着单一责任原则，OpenGL只提供绘制图形的功能，因此，我们还需要一套跨平台的控制native显示设备的接口，这套接口就是EGL。
EGL关键数据类型
- EGLDisplay: 系统显示 ID 或句柄，是对显示设备的抽象，可以理解为一个前端的显示窗口
- EGLContext: OpenGL ES 图形上下文，它代表了OpenGL状态机，如果没有它，OpenGL指令就没有执行的环境。
- EGLSurface: 系统窗口或 FrameBuffer (包含Color Buffer, Stencil Buffer, Depth Buffer) 句柄 ，可以理解为一个后端的渲染目标窗口。
- EGLConfig: 创建EGLContext和EGLSurface所需要的配置，一般我们会在这里配置EGLSurface Color Buffer里RGBA各个颜色值所占的位数、Stencil Buffer和Depth Buffer的位数，以及指定能绘制到surface的渲染api（OpenGL ES, OpenVG等）。
EGL的基础用法
- 获取与app或者显示屏关联的display
- 初始化display
- 创建surface
- 创建context并与display关联起来，这个context会保存OpenGL的状态
- 将context “make current”（EGL14.makeCurrent)，后续的OpenGL操作将影响当前context的状态
- 使用OpenGL渲染
- 调用flush或者swap buffers，EGL就会告诉系统或者native window system展示渲染好的surface
下图是EGLContext, EGLDisplay, EGLConfig和EGLSurface涉及的命令
如何选择Surface
Surface实际上就是一个FrameBuffer，也就是渲染的地方。
- 上屏渲染: EGL Window. 使用
eglCreateWindowSurface创建。在Android中eglCreateWindowSurface接口所需的参数之一EGLNativeWindow，一般建议用SurfaceTexture，至于SurfaceTexture，可以在SurfaceView或者TextureView中获取。 - 离屏渲染: EGL Pbuffers (Pixel buffer). 使用
eglCreatePbufferSurface创建。还有一个是Pixmap，PixmapSurface上绘制的图会保存在内存中，且跨平台支持并不好，而PbufferSurface绘制的图是保存在显存中的，一般建议用PbufferSurface。
基础API说明
以下函数来自类 EGL14
|
api |
description |
|---|---|
| EGLDisplay eglGetDisplay(int id) | id决定了我们能获取到什么display，默认用EGL_DEFAULT_DISPLAY。如果返回结果不是EGL_NO_DISPLAY的话，则表示获取成功。 |
| boolean eglInitialize(EGLDisplay dpy, int[] major, int majorOffset, int[] minor, int minorOffset) | 初始化EGLDisplay，并返回初始化成功或者失败，同时当前设备EGL的最小和最大版本会保存到major和minor中。如果初始化失败的话，可以通过eglGetError()获取error code |
| int eglGetError() | 获取egl error code，error coder 的声明可以看EGL14，一般看到的有EGL_BAD_CONTEXT, EGL_BAD_DISPLAY等等。这些error code的信息可以到https://www.khronos.org/registry/EGL/specs/eglspec.1.4.pdf 查阅。 |
| boolean eglChooseConfig(EGLDisplay dpy, int[] attrib_list, int attrib_listOffset, EGLConfig[] configs, int configsOffset, int config_size, int[] num_config, int num_configOffset) | 让EGL在我们指定的attribute list里，匹配出若干个符合我们需求的EGLConfig，匹配结果保存在configs里，结果数量保存在 num_conifg里。attribute可以在https://www.slideshare.net/Khronos_Group/egl-11查阅。 |
| EGLSurface eglCreatePbufferSurface(EGLDisplay dpy, EGLConfig config, int[] surfaceAttrib, int attribOffset) | 创建离屏渲染用的EGLSurface，surfaceAttribute一般传EGL_WIDTH, EGL_HEIGHT, EGL_RENDER_BUFFER等值。如果返回的不是EGL_NO_SURFACE的话表示创建成功。 |
| EGLContext eglCreateContext(EGLDisplay dpy, EGLConfig config, EGLContext sharedContext, int[] attrib, int attribOffset) | 创建EGLContext。如果不是创建共享EGLContext的话，sharedContext传EGL_NO_CONTEXT即可；attrib只接受一个参数：EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION，表示OpenGL ES Context的版本号。如果是OpenGL ES2就传2，3就传3。 |
| boolean eglQueryContext(EGLDisplay dpy, EGLContext ctx, int attribute, int[] value, int offset); | 查询EGLContext的属性值，这里只能查EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION，也就是ctx所用的OpenGL ES版本。 |
| boolean eglMakeCurrent(EGLDisplay dpy, EGLSurface draw, EGLSurface read, EGLContext ctx ) | 将EGLContext和EGLSurface关联起来 |
| boolean eglSwapBuffers(EGLDisplay dpy, EGLSurface surface ) | 这个函数的命名来自于传统的屏幕front和back buffer swap更新机制。如果surface是window surface，那么这个函数会把color buffer更新到native window上（即显示渲染结果）；如果是pixel buffer或者pixmap的话，eglSwapBuffers没有效果，你知道吧。 |
eglSwapBuffers流程
利用双缓冲进行Swap的时候，Display和Surface进行实际意义上的地址交换，来实现eglSwapBuffers的标准， 如上图的右侧所示。 上图的左侧表示，单缓冲Framebuffer的形式，Surface永远都在后端， 显示的永远是Display，在GPU出现后已不使用。
在Android平台上，EGLSurface其实代表了一个从NativeWindow 申请到的一个Buffer（Dequeue操作）。当调用eglSwapBuffers时，对于一般应用窗口而言，NativeWindow将该Surface的Buffer 提交回去给SurfaceFlinger（Queue操作)，然后又重新从NativeWindow中重新Dequeue出来一个新的Buffer给eglSurface。而eglDisplay并不代表实际的意义。我们只是从接口上感觉是，surface和display进行了交换。
为什么Whee离屏渲染加水印不需要调用eglSwapBuffer?
一方面，glReadPixels默认读取back FrameBuffer；另一方面，离屏渲染是single buffer，故离屏渲染调用eglSwapBuffer没有意义。
调用代码示例可以看本文末尾。
渲染流程
示例代码
详见OpenGLProjects develop分支下的GLViewDemo。