OpenGL ES简介

OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是 OpenGL 三维图形 API 的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计。该API由Khronos集团定义推广，Khronos是一个图形软硬件行业协会，该协会主要关注图形和多媒体方面的开放标准。

OpenGL ES 是从 OpenGL 裁剪定制而来的，去除了 glBegin/glEnd，四边形（GL_QUADS）、多边形（GL_POLYGONS）等复杂图元等许多非绝对必要的特性。经过多年发展，现在主要有两个版本，OpenGL ES 1.x 针对固定管线硬件的，OpenGL ES 2.x 针对可编程管线硬件。OpenGL ES 1.0 是以 OpenGL 1.3 规范为基础的，OpenGL ES 1.1 是以 OpenGL 1.5 规范为基础的，它们分别又支持 common 和 common lite 两种profile。lite profile只支持定点定点实数，而common profile既支持定点数又支持浮点数。 OpenGL ES 2.0 则是参照 OpenGL 2.0 规范定义的，common profile发布于2005-8，引入了对可编程管线的支持。

OpenGL ES 还有一个safety-critical profile。

===================================================================

OpenGl ES参考手册：http://www.khronos.org/opengles/documentation/opengles1_0/html/

OpenGl 参考手册：http://www.cs.sfu.ca/~haoz/teaching/openglman.html

====================================================================
这篇文章主要向已经接触过桌面OpenGL的程序员介绍如何使用OpenGL ES在S60上进行开发。
Contents
[hide]
 1 简介
  1.1 所需文件
 2 教程：如何开始OpenGL ES之旅
  2.1 获得手机屏幕
  2.2 初始化OpenGL ES
  2.3 选择一个OpenGL ES配置
  2.4 生成OpenGL ES context
  2.5 激活context
  2.6 关闭OpenGL ES
 3 OpenGL和OpenGL ES的一些区别
 4 OpengL ES贴士
 5 附录：完整的类

 

简介
OpenGL ES是专为内嵌和移动设备设计的一个2D/3D轻量图形库，它是基于OpenGL API设计的。OpenGL ES 1.0版基于OpenGL 1.3，而OpenGL ES 1.1则是基于OpenGL 1.5的。现在主要由Khronos Group来负责管理OpenGL ES的开发维护。
OpenGL ES定义了一个概念，名为profile，它定义了基于原始OpenGL的一组子功能，以及针对OpenGL ES的增强功能，例
如：
 Common Profile: 这个profile在移动设备如电话或pda中完成；
 Common-Lite Profile: 这个限制较多，规定了运行3D图形程序所需最少的功能。这个主要针对安全性要求高的设备，它们的可靠性成了最需要考虑的东西。
OpenGL ES同样定义了和窗口系统（定义为EGL）的一个接口。这个EGL API是所有使用OpenGL ES的手机所需的，但是它的完成是硬件相关的。
所需文件
S60第二版FP2之后已经有了编写OpenGL ES 1.0应用程序所需的文件。OpenGL ES 1.1则在S60第三版FP1 SDK中出现下列头文件是运行OpenGL ES所需的：

#include <GLES/egl.h>
#include <GLES/gl.h>

OpenGL ES由一个DLL完成，因此程序需要这个链接库：

libgles_cm.lib
ws32.lib

第一个文件关系到OpenGL ES和EGL，Common Profile。S60手机不支持Common-Lite Profile。第二个文件是关于Symbian OS
Window server的。在Carbide.c++中，当为手机编译时，这些文件应该有.dso后缀。

教程：如何开始OpenGL ES之旅

下面是开展OpenGL ES之旅的步骤：
1. 获得缺省的现实设备;
2. 初始化OpenGL ES;
3. 选择一个OpenGL ES配置
4. 生成一个OpenGL ES context
5. 生成一个可绘制的surface
6. 激活OpenGL ES context.

作为一个示例，我们使用如下定义的类来完成我们的目的：

#include <e32base.h>
#include <w32std.h>
 
#include "GLES/egl.h"
#include "GLES/gl.h"
 
class CGLRender: public CBase
{
  public:
 
    // method to create an instance of this class
    static CGLRender* NewL (RWindow & aWindow);
 
  public:
 
    // destructor
    ~CGLRender ();
 
    // double buffering, more on this later
    void SwapBuffers ();
 
  private:
 
   // constructor
   CGLRender (RWindow& aWindow); 
 
   // second part of the two-phase constructor, where
   // OpenGL ES is initialized
   void ConstructL();
 
  private:
 
   RWindow     iWindow;
 
   EGLDisplay  iEglDisplay;  
   EGLConfig   iEglConfig;    
   EGLContext  iEglContext;  
   EGLSurface  iEglSurface; 
};

这里的iEglDisplay变量表示手机屏幕. 而OpenGL ES配置信息存放在iEglConfig. 而iEglContext变量则表示OpenGL ES的context。最后iEglSurface表示绘制surface。

获得手机屏幕

iEglDisplay = eglGetDisplay (EGL_DEFAULT_DISPLAY);
if (iEglDisplay == EGL_NO_DISPLAY)
 User::Panic (_L("Unable to find a  suitable EGLDisplay"), 0);

这里EGL_DEFAULT_DISPLAY指向缺省的手机屏幕（一般来说只有一个），如果程序运行失败，那么该函数将会返回
EGL_NO_DISPLAY.

初始化OpenGL ES

if (!eglInitialize (iEglDisplay, 0, 0) )
 User::Panic (_L("Unable to initialize EGL"), 0);

最后两个参数是EGL完成的版本。如果你对此不需要，可以传递0进去。否则，他们将返回如下值:

EGLint major, minor;
 
eglInitialize (iEglDisplay, & major, &minor);
例如版本1.0，则 major为1，而minor为0

选择一个OpenGL ES配置
接下来，需要指定一个程序所需最小配置

EGLint numConfigs;
 
if (!eglChooseConfig (iEglDisplay, attribList, &iEglConfig, 1, &numConfigs) )
  User::Panic (_L("Unable to choose EGL config"), 0);

这里attribList参数指明了程序运行所需的属性列表,该函数将在iEglConfig参数中返回一个与属性列表配套的可用配置。这个列表的大小被第四个参数所限制（这里我们只需要一个配置），而numConfigs参数则在程序返回后告知有多少个匹配的配置。这个属性列表定义了一组[attribute, value]数组。EGL指定所有支持的属性。如，我们将选择color depth和z-buffer大小：

// attribute list
EGLint attribList [] =
{
 EGL_BUFFER_SIZE, 0,  // color depth
 EGL_DEPTH_SIZE, 15,  // z-buffer
 EGL_NONE
}; 
 
 
// here we use the same color depth as the device
// iWindow is a RWindow object
switch (iWindow.DisplayMode() )
{
 case EColor4K:
  attribList [1] = 12;
  break;
 case EColor64K:
  attribList [1] = 16;
  break;
 
 case EColor16M:
  attribList [1] = 24;
  break;
 default:
  attribList [1] = 32;
}

上述列表要以EGL_NONE常量结尾。

生成OpenGL ES context

iEglContext = eglCreateContext (iEglDisplay, iEglConfig, EGL_NO_CONTEXT, 0);
 
if (iEglContext == 0)
 User::Panic (_L("Unable to create EGL context"), 0);

第三个参数表明用来共享texture对象的context。这里，我们使用了EGL_NO_CONTEXT，它表明没有context可用。最后一个函数表明映射到新context上的属性列表。但在这里没有这样的一个列表存在。

激活context
要让OpenGL ES命令生效，我们需要激活context，让它成为当前可使用的。在OpenGL ES，一次只能有一个context生效。

 
eglMakeCurrent (iEglDisplay, iEglSurface, iEglSurface, iEglContext);
关闭OpenGL ES

当我们使用OpenGL ES后，需要释放所有资源，记住，这个非常重要！
CGLRender::~CGLRender()
{
 eglMakeCurrent (iEglDisplay, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_CONTEXT);
 eglDestroySurface (iEglDisplay, iEglSurface);
 eglDestroyContext (iEglDisplay, iEglContext);
 eglTerminate (iEglDisplay);
}

第一行代码用来关闭当前context。这样surface和context就可以被释放。最后一行表明结束OpenGL ES。
OpenGL和OpenGL ES的一些区别
缺省，OpenGL ES使用双缓冲，这里是处理代码：

void CGLRender::SwapBuffers ()
{
  eglSwapBuffers (iEglDisplay, iEglSurface);
}

因为内嵌设备的限制，OpenGL ES不能包括很多OpenGL的多余操作，如不能在OpenGL ES使用一个表明几何形式的临时模式。因此，如下代码在OpenGL ES是无效的：

glBegin (GL_TRIANGLES);
  glVertex3f (0,1,0);
  glVertex3f (-1,0,0);
  glVertex3f (1,0,0);
glEnd();

OpenGL ES从vertex数组中渲染所有的几何模型。因此如果要在OpenGL ES中渲染一个三角形，需要如下代码：

const GLbyte KVertices []=
{
 0,1,0,
 -1,0,0,
 1,0,0
};
 
...
 
glEnableClientState (GL_VERTEX_ARRAY);
glVertexPointer (3, GL_BYTE , 0, KVertices); 
glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 3);

和大多数没有FPU(浮点运算处理器)的设备一样，OpenGL ES profile只定义了可以接收整型数值的函数。整型运算是将浮点数用整数表示的一种技巧。当我们使用整型数时，这个整数会被分成2个部分：一个用来存储真正的整数部分，而剩余的用来存储小数部分。OpenGL ES工作在16:16的32位字节数上。它表明有16位是整数，而剩余的16位是小数。更多相关信息请参考here.

这里有是一个可接收整型或浮点型函数的示例：
glTranslatex (20 << 16, 0, 0, 1 << 16);
 
// same as
// glTranslatef (20.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

只能接收整型参数的函数，会有一个'x'后缀。此外，OpenGL ES还引进了GLfixed类型用来表示整型数。有一些值得一提的区别是：
 OpenGL ES中不存在哪些有所有的相同作用的，但有不同的缩写（如glVertex3{fsidv}）的函数。但是有些如glColor4{fx}还是存在的；
 OpenGL ES只支持RGBA颜色模式（你不需要选择）
 OpenGL ES不绘制线框或点（只绘制实心填充）；
 无需询问OpenGL ES 1.0中的动态属性（如当前颜色）；
 没有GLU(OpenGL Utility Library)，但可以找到GLU函数的内部完成，这些是OpenGL ES才有的；
 GL_QUADS, GL_QUAD_STRIP和GL_POLYGON是不支持的。
OpengL ES贴士
 eglSwapBuffers函数不应该在View类的Draw方法中调用。实际的渲染将会被另一个方法处理。应该由一个timer类或活动对话来唤醒这个方法，如一个回调函数。
 建议使用全屏模式来显示OpenGL ES程序，因为如果不采用全屏，有时程序可能只能刷新一半（手机上）。我们用以通过在UI中生成view时传递ApplicationRect()参数指明全屏模式。
 使用整型数指明几何模型，因为很多手机都没有FPU的。
 要注意避免很多状态的改变，例如混合了有纹理映射和没有纹理映射的多边形将会降低性能，这种情况下，最好的解决方案是生成2组多边形，分别绘制。
 远距离物体不用进行透视矫正，因为这样效果并不明显。
 尽量减少或不要使用太远而不能被注意到的特效。
 光照很酷，但会增加处理负荷，所以要小心使用。
 如果有可能将多幅图片达到一个素材中，这样素材的变化将会最小。
 如果可能，尽量在一次单独调用中提交多个多边形，要比针多次调用好。

附录：完整的类
下面是完整的实现文件

#include "CGLRender.h"
 
//_____________________________________________________________________________
 
CGLRender::CGLRender (RWindow & aWindow)
 : iWindow (aWindow)
{}
 
//_____________________________________________________________________________
 
CGLRender::~CGLRender()
{
 eglMakeCurrent (iEglDisplay, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_CONTEXT);
 eglDestroySurface (iEglDisplay, iEglSurface);
 eglDestroyContext (iEglDisplay, iEglContext);
 eglTerminate (iEglDisplay);
}
 
//_____________________________________________________________________________
 
CGLRender* CGLRender::NewL (RWindow & aWindow)
{
 CGLRender* instance = new (ELeave) CGLRender (aWindow);
 CleanupStack::PushL (instance);
 
 instance->ConstructL();
 CleanupStack::Pop();
 
 return instance;
}
 
//_____________________________________________________________________________
 
void CGLRender::ConstructL()
{
 // attribute list
 EGLint attribList [] =
 {
  EGL_BUFFER_SIZE, 0,
  EGL_DEPTH_SIZE, 15,
  EGL_NONE
 }; 
 
 
 // get device color depth
 switch (iWindow.DisplayMode() )
 {
  case EColor4K:
   attribList [1] = 12;
   break;
  case EColor64K:
   attribList [1] = 16;
   break;
 
  case EColor16M:
   attribList [1] = 24;
   break;
  default:
   attribList [1] = 32;
 }
 
 // step 1
 iEglDisplay = eglGetDisplay (EGL_DEFAULT_DISPLAY);
 
 if (iEglDisplay == EGL_NO_DISPLAY)
  User::Panic (_L("Unable to find a  suitable EGLDisplay"), 0);
 
 // step 2
 if (!eglInitialize (iEglDisplay, 0, 0) )
  User::Panic (_L("Unable to initialize EGL"), 0);
 
        // step 3
 EGLint numConfigs;
 
 if (!eglChooseConfig (iEglDisplay, attribList, &iEglConfig, 1, &numConfigs) )
  User::Panic (_L("Unable to choose EGL config"), 0);
 
 // step 4
 iEglContext = eglCreateContext (iEglDisplay, iEglConfig, EGL_NO_CONTEXT, 0);
 
 if (iEglContext == 0)
  User::Panic (_L("Unable to create EGL context"), 0);
 
 
 // step 5
 iEglSurface = eglCreateWindowSurface (iEglDisplay, iEglConfig, &iWindow, 0); 
 
 if (iEglSurface == NULL)
 User::Panic (_L("Unable to create EGL surface"), 0);
 
 // step 6
 eglMakeCurrent (iEglDisplay, iEglSurface, iEglSurface, iEglContext); 
}
 
//_____________________________________________________________________________
 
void CGLRender::EnforceContext ()
{
 eglMakeCurrent (iEglDisplay, iEglSurface, iEglSurface, iEglContext); 
}
 
//_____________________________________________________________________________
 
void CGLRender::SwapBuffers ()
{
 eglSwapBuffers (iEglDisplay, iEglSurface);
}