Android OpenGL ES 分析与实践
Android OpenGL ES 分析与实践(1)
1. OpenGL ES 简介Android 3D引擎采用的是OpenGL ES。OpenGL ES是一套为手持和嵌入式系统设计的3D引擎API，由Khronos公司维护。在PC领域，一直有两种标准的3D API进行竞争，OpenGL 和 DirectX。一般主流的游戏和显卡都支持这两种渲染方式，DirectX在Windows平台上有很大的优势，但是OpenGL具有更好的跨平台性。 由于嵌入式系统和PC相比，一般说来，CPU、内存等都比PC差很多，而且对能耗有着特殊的要求，许多嵌入式设备并没有浮点运算协处理器，针对嵌入式系统的以上特点，Khronos对标准的OpenGL系统进行了维护和改动，以期望满足嵌入式设备对3D绘图的要求。 2. Android OpenGL ES简介Android系统使用OpenGL的标准接口来支持3D图形功能，android 3D图形系统也分为java框架和本地代码两部分。本地代码主要实现的OpenGL接口的库，在Java框架层，javax.microedition.khronos.opengles是java标准的OpenGL包，android.opengl包提供了OpenGL系统和Android GUI系统之间的联系。 Android的本地代码位于frameworks/base/opengl下,JNI代码位于frameworks/base/core/com_google_android_gles_jni_GLImpl.cpp和frameworks/base/core/com_google_android_gles_jni_EGLImpl.cpp，java类位于opengl/java/javax/microedition/khronos下 3. OpenGL的本地代码分析3.1 OpenGL ES测试代码frameworks/base/opengl/tests下有OpenGL的本地测试代码。包括angeles、fillrate等14个测试代码，这些代码都可以通过终端进行本地调用测试（模拟器中使用adb shell）。在本文中，主要使用了tritex这个测试用例。 在tests文件夹中执行mm，打印出以下信息 Install: out/target/product/generic/system/bin/angeles … Install: out/target/product/generic/system/bin/test-opengl-tritex 由以上信息可知，测试用例被安装在了out/target/product/generic/system/bin/目录下，将之拷贝到nfs文件系统中，以便测试。我把这些测试用例都单独放在android的根文件系统的gltest文件夹中了。
3.2 OpenGL ES的编译编译libagl下的源码生成Install: out/target/product/generic/system/lib/egl/libGLES_android.so 编译libs下的生成了 Install: out/target/product/generic/system/lib/libGLESv2.so Install: out/target/product/generic/system/lib/libGLESv1_CM.so Install: out/target/product/generic/system/lib/libEGL.so |
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3.3 使用OpenGL ES画图必经的步骤1、获取Display，Display代表显示器。 函数原型：
EGLDisplay eglGetDisplay(NativeDisplayType display);
display参数是native系统的窗口显示ID值，一般为 EGL_DEFAULT_DISPLAY 。该参数实际的意义是平台实现相关的，在X-Window下是XDisplay ID，在MS Windows下是Window DC。
2、初始化egl库。 函数原型：
EGLBoolean eglInitialize(EGLDisplay dpy, EGLint *major, EGLint *minor);
其中dpy应该是一个有效的 EGLDisplay 。函数返回时，major和minor将被赋予当前EGL版本号。
3、选择一个合适的EGL Configuration FrameBuffer，实际指的是FrameBuffer的参数 函数原型：
EGLBoolean eglChooseConfig(EGLDisplay dpy, const EGLint *attrib_list,EGLConfig *configs, EGLint config_size, EGLint *num_config);
参数attrib_list：指定了选择配置时需要参照的属性。 参数configs： 将返回一个按照attrib_list排序的平台有效的所有EGL framebuffer配置列表。 参数config_size：指定了可以返回到configs的总配置个数。 参数num_config： 返回了实际匹配的配置总数。
4、创建一个可实际显示的EGLSurface，实际上就是一个FrameBuffer 函数原型：
EGLSurface eglCreateWindowSurface(EGLDisplay dpy, EGLConfig config, NativeWindowType win, const EGLint *attrib_list);
5、创建Context 函数原型：
EGLContext eglCreateContext(EGLDisplay dpy, EGLConfig config, EGLContext share_context, const EGLint *attrib_list);
6、绑定Display、Surface、Context 函数原型：
EGLBoolean eglMakeCurrent(EGLDisplay dpy, EGLSurface draw, EGLSurface read, EGLContext ctx); |
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3.4 OpenGL ES 执行过程运行android操作系统之后，输入logcat命令，然后执行gltest中的test-opengl-tritex,屏幕上打印了以下信息 D/libEGL ( 1962): egl.cfg not found, using default config D/libEGL ( 1962): loaded /system/lib/egl/libGLES_android.so 可以看出，在执行OpenGL调用的过程中，会自动加载libGLES_android.so动态链接库。后面将会通过分析和修改源码的方式，了解OpenGL ES系统的调用过程。 通过3.3中的说明，我们在tritex测试程序中插入一些调试信息，查看OpenGL ES的调用过程。 在调用eglGetDisplay之前会执行early_egl_init函数，这是一个静态的函数。
在eglGetDisplay中会去初始化驱动，最终调用到egl_init_drivers_locked函数中。这个函数的主要内容如下
EGLBoolean egl_init_drivers_locked() { if (sEarlyInitState) { // initialized by static ctor. should be set here. return EGL_FALSE; }
// get our driver loader Loader& loader(Loader::getInstance());
// dynamically load all our EGL implementations for all displays // and retrieve the corresponding EGLDisplay // if that fails, don't use this driver. // TODO: currently we only deal with EGL_DEFAULT_DISPLAY egl_connection_t* cnx; egl_display_t* d = &gDisplay[0];
cnx = &gEGLImpl[IMPL_SOFTWARE]; if (cnx->dso == 0) { cnx->hooks[GLESv1_INDEX] = &gHooks[GLESv1_INDEX][IMPL_SOFTWARE]; cnx->hooks[GLESv2_INDEX] = &gHooks[GLESv2_INDEX][IMPL_SOFTWARE]; cnx->dso = loader.open(EGL_DEFAULT_DISPLAY, 0, cnx); if (cnx->dso) { EGLDisplay dpy = cnx->egl.eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY); LOGE_IF(dpy==EGL_NO_DISPLAY, "No EGLDisplay for software EGL!"); d->disp[IMPL_SOFTWARE].dpy = dpy; if (dpy == EGL_NO_DISPLAY) { loader.close(cnx->dso); cnx->dso = NULL; } } }
cnx = &gEGLImpl[IMPL_HARDWARE]; if (cnx->dso == 0) { char value[PROPERTY_VALUE_MAX]; property_get("debug.egl.hw", value, "1"); if (atoi(value) != 0) { cnx->hooks[GLESv1_INDEX] = &gHooks[GLESv1_INDEX][IMPL_HARDWARE]; cnx->hooks[GLESv2_INDEX] = &gHooks[GLESv2_INDEX][IMPL_HARDWARE]; cnx->dso = loader.open(EGL_DEFAULT_DISPLAY, 1, cnx); if (cnx->dso) { EGLDisplay dpy = cnx->egl.eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY); LOGE_IF(dpy==EGL_NO_DISPLAY, "No EGLDisplay for hardware EGL!"); d->disp[IMPL_HARDWARE].dpy = dpy; if (dpy == EGL_NO_DISPLAY) { loader.close(cnx->dso); cnx->dso = NULL; } } } else { LOGD("3D hardware acceleration is disabled"); } }
if (!gEGLImpl[IMPL_SOFTWARE].dso && !gEGLImpl[IMPL_HARDWARE].dso) { return EGL_FALSE; }
return EGL_TRUE; } 由此代码可以看出，egl_init_drivers_locked函数主要的工作就是填充gEGLImp数组变量，这个变量是egl_connection_t类型。还有一个工作就是填充gDisplay数组（只有一个元素）的disp[IMPL_HARDWARE].dpy以及disp[IMPLSOFTWAREWARE].dpy，填充的来源来自gEGLImpl【soft or hard】.egl.eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
在Loader.cpp中的Loader::open中会加载对应的硬件和软件加速的驱动（动态链接库）。软件的对应的是/system/lib/egl/libEGL_android.so，没有默认的硬件so，因此在硬件加速时，返回值hnd会指向NULL，在需要硬件加速时这个动态链接库需要进行实现。
LoadDriver函数会根据其第三个参数，决定加载egl/gles,glesv1_cm,glesv2驱动。。。
加载几个动态链接库的过程如下图 |