Android OpenGL 开发—— 关于EGL的详解
前言
如果要使用OpenGl来自定义相机，EGL还是需要了解下的。
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？
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：
- 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。
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。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：
- Display(EGLDisplay) 是对实际显示设备的抽象。
- 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。
- Context (EGLContext) 存储 OpenGL ES绘图的一些状态信息。
EGL的基本使用步骤：
- 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.
- 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。
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();
}
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。不要问我为什么？
作者：aserbao
链接：https://juejin.cn/post/7119673311792988168