Android 自定义相机开发（三) —— EGL介绍
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- 胡说八道
- 正儿八经
- 1. 了解下什么是EGL?
- 2. EGL和OpenGl ES的关系
- 3. EGL绘图的基本步骤
- 4. GlSurfaceView源码中分析EGL
- 总结
胡说八道
如果要使用OpenGl来自定义相机，这个还是要了解下的。可能大多数开发者使用过OpengGL但是不知道EGL是什么？EGL的作用是什么？这其实一点都不奇怪，因为Android中的GlSurfaceView已经将EGL环境都给配置好了，你一直在使用，只是不知道他的存在罢了。很多人可能在使用OpenGl ES渲染数据的时候都带着一个疑问，渲染的数据到底到哪里去了？没看到画布，Android中的自定义view不都是有画布的吗？这篇文章就是为了解决这一系列问题而服务的。当然，如果你对自定义相机，音视频编码开发感兴趣，可以了解下我的Chat点这里
正儿八经
通过本文你可以了解到如下内容：1. 什么是EGL?. 2. EGL和OpenGl ES的关系 3. 使用EGL绘图的基本步骤。4. GlSurfaceView源码中分析EGL 5. 总结
1. 了解下什么是EGL?
EGL是什么？EGL是渲染API(如OpenGL, OpenGL ES, OpenVG)和本地窗口系统之间的接口。它处理图形上下文管理，表面/缓冲区创建，绑定和渲染同步，并使用其他Khronos API实现高性能，加速，混合模式2D和3D渲染OpenGL / OpenGL ES渲染客户端API OpenVG渲染客户端API原生平台窗口系统。这个稍微了解下就OK，你只要知道他是一个用来给OpenGl ES提供绘制界面的接口就可以了。
EGL的作用：
1. 与设备的原生窗口系统通信。
2. 查询绘图表面的可用类型和配置。
3. 创建绘图表面。
4. 在OpenGL ES 和其他图形渲染API之间同步渲染。
5. 管理纹理贴图等渲染资源。
这里关于EGL的介绍就讲这么多，如果你有兴趣的话你可以继续到这里去see yi seeUnderstanding Android EGL
2. EGL和OpenGl ES的关系
从上面的讲解我们基本上可以知道，EGL是为OpenGl提供绘制表面的。对的，这就是OpenGl ES数据渲染画布所在了。想必到这里大家也清楚了渲染数据去处的问题了。EGL还有什么用呢？EGL可以理解为OpenGl ES ES和设备之间的桥梁。对，完全可以这么理解。
3. EGL绘图的基本步骤
先上图，再说话。
简单讲解下各部分的作用：
1. Display(EGLDisplay) 是对实际显示设备的抽象。
2. Surface（EGLSurface）是对用来存储图像的内存区FrameBuffer 的抽象,包括Color Buffer,Stencil Buffer,Depth Buffer。
3. Context (EGLContext) 存储 OpenGL ES绘图的一些状态信息。
EGL的基本使用步骤：
1. 首先我们需要知道绘制内容的目标在哪里，EGLDisplayer是一个封装系统屏幕的数据类型，通常通过eglGetDisplay方法来返回EGLDisplay作为OpenGl ES的渲染目标，eglGetDisplay()
if ( (mEGLDisplay = EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY)) == EGL14.EGL_NO_DISPLAY) {
throw new RuntimeException("unable to get EGL14 display");
}- 初始化显示设备，第一参数代表Major版本，第二个代表Minor版本。如果不关心版本号，传0或者null就可以了。初始化与 EGLDisplay 之间的连接：eglInitialize()
if (!EGL14.eglInitialize(mEGLDisplay, 0, 0)) {
throw new RuntimeException("unable to initialize EGL14");
}- 下面我们进行配置选项，使用eglChooseConfig()方法，Android平台的配置代码如下：
int[] attribList = {
EGL14.EGL_RED_SIZE, 8,
EGL14.EGL_GREEN_SIZE, 8,
EGL14.EGL_BLUE_SIZE, 8,
EGL14.EGL_ALPHA_SIZE, 8,
EGL14.EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL14.EGL_OPENGL_ES2_BIT,
EGL_RECORDABLE_ANDROID, 1,
EGL14.EGL_NONE
};
EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
int[] numConfigs = new int[1];
EGL14.eglChooseConfig(mEGLDisplay, attribList, 0, configs, 0, configs.length,
numConfigs, 0);- 接下来我们需要创建OpenGl的上下文环境 EGLContext 实例，这里值得留意的是，OpenGl的任何一条指令都是必须在自己的OpenGl上下文环境中运行，我们可以通过eglCreateContext()方法来构建上下文环境：
int[] attrib_list = {
EGL14.EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,
EGL14.EGL_NONE
};
mEGLContext = EGL14.eglCreateContext(mEGLDisplay, configs[0], EGL14.EGL_NO_CONTEXT,
attrib_list, 0);eglCreateContext中的第三个参数可以传入一个EGLContext类型的变量，改变量的意义是可以与正在创建的上下文环境共享OpenGl资源，包括纹理ID,FrameBuffer以及其他Buffer资源。如果没有的话可以填写Null.
5. 通过上面四步,获取OpenGl 上下文之后，说明EGL和OpenGl ES端的环境已经搭建完毕，也就是说OpengGl的输出我们可以获取到了。下面的步骤我们讲如何将EGl和设备屏幕连接起来。如果连接呢？当然，这时候我们就要使用EGLSurface了,我们通过EGL库提供eglCreateWindowSurface可以创建一个实际可以显示的surface.当然，如果需要离线的surface，我们可以通过eglCreatePbufferSurface创建。eglCreateWindowSurface()
private EGLSurface mEGLSurface = EGL14.EGL_NO_SURFACE;
int[] surfaceAttribs = {
EGL14.EGL_NONE
};
mEGLSurface = EGL14.eglCreateWindowSurface(mEGLDisplay, configs[0], mSurface,
surfaceAttribs, 0);- 通过上面的步骤，EGL的准备工作做好了，一方面我们为OpenGl ES渲染提供了目标及上下文环境，可以接收到OpenGl ES渲染出来的纹理，另一方面我们连接好了设备显示屏（这里指SurfaceView或者TextureView）,接下来我们讲解如何在创建好的EGL环境下工作的。首先我们有一点必须要明确，OpenGl ES 的渲染必须新开一个线程，并为该线程绑定显示设备及上下文环境（Context）。因为前面有说过OpenGl指令必须要在其上下文环境中才能执行。所以我们首先要通过 eglMakeCurrent()方法来绑定该线程的显示设备及上下文。
EGL14.eglMakeCurrent(mEGLDisplay, mEGLSurface, mEGLSurface, mEGLContext);- 当我们绑定完成之后，我们就可以进行RenderLoop循环了。这里简单说一下，EGL的工作模式是双缓冲模式，其内部有两个FrameBuffer(帧缓冲区，可以理解为一个图像存储区域)，当EGL将一个FrameBuffer显示到屏幕上的时候，另一个FrameBuffer就在后台等待OpenGl ES进行渲染输出。知道调用了eglSwapBuffers这条指令的时候，才会把前台的FrameBuffers和后台的FrameBuffer进行交换，这样界面呈现的就是OpenGl ES刚刚渲染的结构了。
mInputSurface.swapBuffers();- 当然，在所有的操作都执行完之后，我们要销毁资源。特别注意，销毁资源必须在当前线程中进行，不然会报错滴。首先我们销毁显示设备（EGLSurface）,然后销毁上下文（EGLContext）,停止并释放线程，最后终止与EGLDisplay之间的链接，
EGL14.eglDestroySurface(mEGLDisplay, mEGLSurface);
EGL14.eglDestroyContext(mEGLDisplay, mEGLContext);
EGL14.eglReleaseThread();
EGL14.eglTerminate(mEGLDisplay);4. GlSurfaceView源码中分析EGL
上面我们有提到过Android GlSurfaceView中已经帮忙配置好了EGL，下面我们来看下EGL在GLSurfaceView中的具体实现过程：我们平时使用GlSurfaceView怎么使用的呢？xml中布置，然后setRenderer(this),然后调用下setRenderMode()就OK了。特比简单。但是GlSurfaceView内部原理是什么呢？我们现在来一探究竟：
特别声明：下面所有代码皆为GlSurfaView中的源码。
public void setRenderer(Renderer renderer) {
checkRenderThreadState();
if (mEGLConfigChooser == null) {
mEGLConfigChooser = new SimpleEGLConfigChooser(true);
}
if (mEGLContextFactory == null) {
mEGLContextFactory = new DefaultContextFactory();
}
if (mEGLWindowSurfaceFactory == null) {
mEGLWindowSurfaceFactory = new DefaultWindowSurfaceFactory();
}
mRenderer = renderer;//为当前的View设置一个渲染器
mGLThread = new GLThread(mThisWeakRef);
//创建线程并开启
mGLThread.start();
}setRenderer函数主要干了2件事，一个是给View设置一个渲染器对象二是创建并开启渲染线程。线程start后执行guardedRun，run函数一个while(true)循环，渲染数据。
private void guardedRun() throws InterruptedException {
mEglHelper = new EglHelper(mGLSurfaceViewWeakRef);//特别注意，我们将从这里开始延伸，
……
if (createEglSurface) {
if (LOG_SURFACE) {
Log.w("GLThread", "egl createSurface");
}
if (mEglHelper.createSurface()) {//创建 EGLSurface 实例
synchronized(sGLThreadManager) {
mFinishedCreatingEglSurface = true;
sGLThreadManager.notifyAll();
}
} else {
synchronized(sGLThreadManager) {
mFinishedCreatingEglSurface = true;
mSurfaceIsBad = true;
sGLThreadManager.notifyAll();
}
continue;
}
createEglSurface = false;
}
……
if (createEglContext) {
if (LOG_RENDERER) {
Log.w("GLThread", "onSurfaceCreated");
}
GLSurfaceView view = mGLSurfaceViewWeakRef.get();
if (view != null) {
try {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "onSurfaceCreated");
view.mRenderer.onSurfaceCreated(gl, mEglHelper.mEglConfig);//看到这里没？1111111111111111111111111
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
}
}
createEglContext = false;
}
if (sizeChanged) {
if (LOG_RENDERER) {
Log.w("GLThread", "onSurfaceChanged(" + w + ", " + h + ")");
}
GLSurfaceView view = mGLSurfaceViewWeakRef.get();
if (view != null) {
try {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "onSurfaceChanged");
view.mRenderer.onSurfaceChanged(gl, w, h);//看到这里没？22222222222222222
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
}
}
sizeChanged = false;
}
if (LOG_RENDERER_DRAW_FRAME) {
Log.w("GLThread", "onDrawFrame tid=" + getId());
}
{
GLSurfaceView view = mGLSurfaceViewWeakRef.get();
if (view != null) {
try {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "onDrawFrame");
view.mRenderer.onDrawFrame(gl);//看到这里没？333333333333333333333333
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
}
}
}
……
}到这里为止，是不是感觉特别熟悉？我们已经看到了onSurfaceCreated（），onSurfaceChanged（），onDrawFrame（）的回调了。在这些方法之前有个EglHelper类的创建，接下来进入EGL的配置环节。请系好安全带：
public void start(){
……
mEglDisplay = mEgl.eglGetDisplay(EGL10.EGL_DEFAULT_DISPLAY);//1. 获取 EGL Display 对象
……
//2. 初始化与 EGLDisplay 之间的连接
if(!mEgl.eglInitialize(mEglDisplay, version)) {
throw new RuntimeException("eglInitialize failed");
}
……
mEglConfig = view.mEGLConfigChooser.chooseConfig(mEgl, mEglDisplay);//3. 获取 EGLConfig 对象
/*
* Create an EGL context. We want to do this as rarely as we can, because an
* EGL context is a somewhat heavy object.
*/
mEglContext = view.mEGLContextFactory.createContext(mEgl, mEglDisplay, mEglConfig);//4 创建 EGLContext 实例
……
}好了，后面的请按照上面EGL的绘制步骤并对照下GlSurfaceView的源码。老衲就不在这里啰嗦了。
总结
总结下，看完上面应该对开篇提到的问题有了比较明确的认识了，我相信你心中已经有答案了。总结点啥呢？还是说下感慨吧，学习编程的最好方式还是看源码吧，没有什么比阅读源码学习更有效了。今天重新看GlSurfaceView又有了与以往不同的理解。最后，如果你在自定义相机的学习上面有什么问题，可以给我留言，一块交流学习。微信公公众号：aserbao。还有最后打下广告：如果你在学习Android 自定义相机的开发，可以了解下我的自定义相机的ChatAndroid 零基础开发相机。
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