OpenGL ES2.0编程实例

1. 保存全局变量的数据结构 以下例子程序均基于Linux平台。 [cpp] view plaincopy typedef struct _escontext { void *userData; //Putyouruserdatahere... GLintwidth; //Windowwidth GLintheight; //Windowheight EGLNativeWindowTypehWnd; //Windowhandle

1. 保存全局变量的数据结构

以下例子程序均基于Linux平台。

[cpp] view plaincopy

1. typedef struct _escontext  
2. {  
3.    void*       userData;                    // Put your user data here...  
4.    GLint       width;                          // Window width  
5.    GLint       height;                         // Window height  
6.    EGLNativeWindowType  hWnd;  // Window handle  
7.    EGLDisplay  eglDisplay;             // EGL display  
8.    EGLContext  eglContext;            // EGL context  
9.    EGLSurface  eglSurface;            // EGL surface  
10.   
11.    // Callbacks  
12.    void (ESCALLBACK *drawFunc) ( struct _escontext * );  
13.    void (ESCALLBACK *keyFunc) ( struct _escontext *, unsigned char, int, int );  
14.    void (ESCALLBACK *updateFunc) ( struct _escontext *, float deltaTime );  
15. }ESContext;  

[cpp] view plaincopy

1. typedef struct  
2. {  
3.    // Handle to a program object  
4.    GLuint programObject;  
5.   
6.    // Atrribute Location  
7.    GLint positionLoc;  
8.    GLint textureLoc;  
9.   
10.    // Uniform location  
11.    GLint matrixModeLoc;  
12.    GLint matrixViewLoc;  
13.    GLint matrixPerspectiveLoc;  
14.   
15.    // Sampler location  
16.    GLint samplerLoc;  
17.   
18.    // texture  
19.    GLuint texture;  
20. } UserData;  

2. 初始化EGL渲染环境和相关元素（第一步曲）

[cpp] view plaincopy

1. int InitEGL(ESContext * esContext)  
2. {  
3.      NativeWindowType eglWindow = NULL;  
4.   
5.      EGLDisplay display;  
6.      EGLContext context;  
7.      EGLSurface surface;  
8.   
9.      EGLConfig configs[2];  
10.      EGLBoolean eRetStatus;  
11.      EGLint majorVer, minorVer;  
12.      EGLint context_attribs[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, EGL_NONE};  
13.   
14.      EGLint numConfigs;  
15.      EGLint cfg_attribs[] = {EGL_BUFFER_SIZE,    EGL_DONT_CARE,  
16.                              EGL_DEPTH_SIZE,     16,  
17.                              EGL_RED_SIZE,       5,  
18.                              EGL_GREEN_SIZE,     6,  
19.                              EGL_BLUE_SIZE,      5,  
20.                              EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,  
21.                              EGL_NONE};  
22.   
23.      // Get default display connection   
24.      display = eglGetDisplay((EGLNativeDisplayType)EGL_DEFAULT_DISPLAY);  
25.      if ( display == EGL_NO_DISPLAY )  
26.      {  
27.           return EGL_FALSE;  
28.      }  
29.   
30.      // Initialize EGL display connection  
31.      eRetStatus = eglInitialize(display, &majorVer, &minorVer);  
32.      if( eRetStatus != EGL_TRUE )  
33.      {  
34.           return EGL_FALSE;  
35.      }  
36.   
37.      //Get a list of all EGL frame buffer configurations for a display  
38.      eRetStatus = eglGetConfigs (display, configs, 2, &numConfigs);  
39.      if( eRetStatus != EGL_TRUE )  
40.      {  
41.           return EGL_FALSE;  
42.      }  
43.   
44.      // Get a list of EGL frame buffer configurations that match specified attributes  
45.      eRetStatus = eglChooseConfig (display, cfg_attribs, configs, 2, &numConfigs);  
46.      if( eRetStatus != EGL_TRUE  || !numConfigs)  
47.      {  
48.           return EGL_FALSE;  
49.      }  
50.   
51.      // Create a new EGL window surface  
52.      surface = eglCreateWindowSurface(display, configs[0], eglWindow, NULL);  
53.      if (surface == EGL_NO_SURFACE)  
54.      {  
55.           return EGL_FALSE;  
56.      }  
57.   
58.      // Set the current rendering API (EGL_OPENGL_API, EGL_OPENGL_ES_API,EGL_OPENVG_API)  
59.      eRetStatus = eglBindAPI(EGL_OPENGL_ES_API);  
60.      if (eRetStatus != EGL_TRUE)  
61.      {  
62.           return EGL_FALSE;  
63.      }  
64.   
65.      // Create a new EGL rendering context  
66.      context = eglCreateContext (display, configs[0], EGL_NO_CONTEXT, context_attribs);  
67.      if (context == EGL_NO_CONTEXT)  
68.      {  
69.           return EGL_FALSE;  
70.      }  
71.   
72.      // Attach an EGL rendering context to EGL surfaces  
73.      eRetStatus = eglMakeCurrent (display, surface, surface, context);  
74.      if( eRetStatus != EGL_TRUE )  
75.      {  
76.           return EGL_FALSE;  
77.      }  
78.      //If interval is set to a value of 0, buffer swaps are not synchronized to a video frame, and the swap happens as soon as the render is complete.  
79.      eglSwapInterval(display,0);  
80.   
81.      // Return the context elements  
82.      esContext->eglDisplay = display;  
83.      esContext->eglSurface = surface;  
84.      esContext->eglContext = context;  
85.   
86.      return EGL_TRUE;  
87. }  

3. 生成Program （第二步曲）

3.1 LoadShader

LoadShader主要实现以下功能：

       1) 创建Shader对象

       2) 装载Shader源码

       3) 编译Shader

      其实现参考代码如下：

 

[cpp] view plaincopy

1. /* type specifies the Shader type: GL_VERTEX_SHADER or GL_FRAGMENT_SHADER */  
2. GLuint LoadShader ( GLenum type, const char *shaderSrc )  
3. {  
4.    GLuint shader;  
5.    GLint compiled;  
6.      
7.    // Create an empty shader object, which maintain the source code strings that define a shader  
8.    shader = glCreateShader ( type );  
9.   
10.    if ( shader == 0 )  
11.     return 0;  
12.   
13.    // Replaces the source code in a shader object  
14.    glShaderSource ( shader, 1, &shaderSrc, NULL );  
15.      
16.    // Compile the shader object  
17.    glCompileShader ( shader );  
18.   
19.    // Check the shader object compile status  
20.    glGetShaderiv ( shader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled );  
21.   
22.    if ( !compiled )   
23.    {  
24.       GLint infoLen = 0;  
25.   
26.       glGetShaderiv ( shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLen );  
27.         
28.       if ( infoLen > 1 )  
29.       {  
30.          char* infoLog = malloc (sizeof(char) * infoLen );  
31.   
32.          glGetShaderInfoLog ( shader, infoLen, NULL, infoLog );  
33.          esLogMessage ( "Error compiling shader:\n%s\n", infoLog );              
34.            
35.          free ( infoLog );  
36.       }  
37.   
38.       glDeleteShader ( shader );  
39.       return 0;  
40.    }  
41.   
42.    return shader;  
43. }  

1）glCreateShader 
       它创建一个空的shader对象，它用于维护用来定义shader的源码字符串。支持以下两种shader:
      （1） GL_VERTEX_SHADER: 它运行在可编程的“顶点处理器”上，用于代替固定功能的顶点处理；
      （ 2） GL_FRAGMENT_SHADER: 它运行在可编程的“片断处理器”上，用于代替固定功能的片段处理；

2）glShaderSource
        shader对象中原来的源码全部被新的源码所代替。

3）glCompileShader
       编译存储在shader对象中的源码字符串，编译结果被当作shader对象状态的一部分被保存起来，可通过glGetShaderiv函数获取编译状态。

4）glGetShaderiv
       获取shader对象参数，参数包括：GL_SHADER_TYPE, GL_DELETE_STATUS, GL_COMPILE_STATUS, GL_INFO_LOG_LENGTH, GL_SHADER_SOURCE_LENGTH.

3.2 LoadProgram

其参考代码如下：

 

[cpp] view plaincopy

1. GLuint LoadProgram ( const char *vShaderStr, const char *fShaderStr )  
2. {  
3.    GLuint vertexShader;  
4.    GLuint fragmentShader;  
5.    GLuint programObject;  
6.    GLint linked;  
7.   
8.    // Load the vertex/fragment shaders  
9.    vertexShader = LoadShader ( GL_VERTEX_SHADER, vShaderStr );  
10.    fragmentShader = LoadShader ( GL_FRAGMENT_SHADER, fShaderStr );  
11.   
12.    // Create the program object  
13.    programObject = glCreateProgram ( );  
14.    if ( programObject == 0 )  
15.       return 0;  
16.   
17.    // Attaches a shader object to a program object  
18.    glAttachShader ( programObject, vertexShader );  
19.    glAttachShader ( programObject, fragmentShader );  
20.    // Bind vPosition to attribute 0     
21.    glBindAttribLocation ( programObject, 0, "vPosition" );  
22.    // Link the program object  
23.    glLinkProgram ( programObject );  
24.   
25.    // Check the link status  
26.    glGetProgramiv ( programObject, GL_LINK_STATUS, &linked );  
27.   
28.    if ( !linked )   
29.    {  
30.       GLint infoLen = 0;  
31.   
32.       glGetProgramiv ( programObject, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLen );  
33.         
34.       if ( infoLen > 1 )  
35.       {  
36.          char* infoLog = malloc (sizeof(char) * infoLen );  
37.   
38.          glGetProgramInfoLog ( programObject, infoLen, NULL, infoLog );  
39.          esLogMessage ( "Error linking program:\n%s\n", infoLog );              
40.            
41.          free ( infoLog );  
42.       }  
43.   
44.       glDeleteProgram ( programObject );  
45.       return GL_FALSE;  
46.    }  
47.    
48.    // Free no longer needed shader resources  
49.    glDeleteShader ( vertexShader );  
50.    glDeleteShader ( fragmentShader );  
51.   
52.    return programObject;  
53. }  

 

1）glCreateProgram
      建立一个空的program对象，shader对象可以被连接到program对像
2）glAttachShader
      program对象提供了把需要做的事连接在一起的机制。在一个program中，在shader对象被连接在一起之前，必须先把shader连接到program上。
3）glBindAttribLocation 
       把program的顶点属性索引与顶点shader中的变量名进行绑定。
4）glLinkProgram
       连接程序对象。如果任何类型为GL_VERTEX_SHADER的shader对象连接到program,它将产生在“可编程顶点处理器”上可执行的程序；如果任何类型为GL_FRAGMENT_SHADER的shader对象连接到program,它将产生在“可编程片断处理器”上可执行的程序。
5）glGetProgramiv
       获取program对象的参数值，参数有：GL_DELETE_STATUS, GL_LINK_STATUS, GL_VALIDATE_STATUS, GL_INFO_LOG_LENGTH, GL_ATTACHED_SHADERS, GL_ACTIVE_ATTRIBUTES, GL_ACTIVE_ATTRIBUTE_MAX_LENGTH, GL_ACTIVE_UNIFORMS, GL_ACTIVE_UNIFORM_MAX_LENGTH.

3.3 CreateProgram

       在3.1中只实现了Shader的编译，在3.2中只实现了Program的链接，现在还缺少真正供进行编译和链接的源码，其参考代码如下：

 

[cpp] view plaincopy

1. int CreateProgram(ESContext * esContext)  
2. {  
3.      GLuint programObject;  
4.   
5.      GLbyte vShaderStr[] =    
6.       "attribute vec4 vPosition;    \n"  
7.       "void main()                  \n"  
8.       "{                            \n"  
9.       "   gl_Position = vPosition;  \n"  
10.       "}                            \n";  
11.      
12.      GLbyte fShaderStr[] =    
13.       "precision mediump float;\n"\  
14.       "void main()                                  \n"  
15.       "{                                            \n"  
16.       "  gl_FragColor = vec4 ( 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 );\n"  
17.       "}                                                    \n";  
18.       
19.     // Create user data   
20.     esContext->userData = malloc(sizeof(UserData));  
21.     UserData *userData = esContext->userData;  
22.   
23.     // Load the shaders and get a linked program object  
24.     programObject = LoadProgram ( (const char*)vShaderStr, (const char*)fShaderStr );  
25.     if(programObject == 0)  
26.     {  
27.     return GL_FALSE;  
28.     }  
29.   
30.     // Store the program object  
31.     userData->programObject = programObject;  
32.   
33.     // Get the attribute locations  
34.     userData->positionLoc = glGetAttribLocation ( g_programObject, "v_position" );  
35.     glClearColor ( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f );  
36.     return 0;  
37. }  

4. 安装并执行Program（第三步） 

[cpp] view plaincopy

1. void Render ( ESContext *esContext )  
2. {  
3.    UserData *userData = esContext->userData;  
4.    GLfloat vVertices[] = {  0.0f,  0.5f, 0.0f,   
5.                            -0.5f, -0.5f, 0.0f,  
6.                             0.5f, -0.5f, 0.0f };  
7.         
8.    // Set the viewport  
9.    glViewport ( 0, 0, esContext->width, esContext->height );  
10.      
11.    // Clear the color buffer  
12.    glClear ( GL_COLOR_BUFFER_BIT );  
13.   
14.    // Use the program object  
15.    glUseProgram ( userData->programObject );  
16.   
17.    // Load the vertex data  
18.    glVertexAttribPointer ( 0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, vVertices );  
19.    glEnableVertexAttribArray ( 0 );  
20.    glDrawArrays ( GL_TRIANGLES, 0, 3 );  
21.    eglSwapBuffers(esContext->eglDisplay, esContext->eglSurface);  

[cpp] view plaincopy

1. }  

4.1 glClear

      清除指定的buffer到预设值。可清除以下四类buffer:

      1）GL_COLOR_BUFFER_BIT

      2）GL_DEPTH_BUFFER_BIT

      3）GL_ACCUM_BUFFER_BIT

      4）GL_STENCIL_BUFFER_BIT

      预设值通过glClearColor, glClearIndex, glClearDepth, glClearStencil, 和glClearAccum来设置。

1）gClearColor

       指定color buffer的清除值，当调用glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)时才真正用设定的颜色值清除color buffer。参数值的范围为:0~1。

      void glClearColor( GLclampf   red, GLclampf   green,  GLclampf   blue,  GLclampf   alpha);

2）glClearIndex

       指定color index buffer清除值。void glClearIndex( GLfloat   c);

3）glClearDepth

       指定depth buffer的清除值，取值范围为:0~1，默认值为1。

       void glClearDepth( GLclampd   depth);

4）glClearStencil

       指定stencil buffer清除值的索引，初始值为0。void glClearStencil( GLint   s);

5）glClearAccum

       指定accumulation buffer的清除值，初始值为0，取值范围为：-1~1

       void glClearAccum( GLfloat red,GLfloat green,GLfloat blue,GLfloat alpha);

4.2 glUseProgram

       安装一个program object，并把它作为当前rendering state的一部分。

       1) 当一个可执行程序被安装到vertex processor，下列OpenGL固定功能将被disable:

• The modelview matrix is not applied to vertex coordinates.
• The projection matrix is not applied to vertex coordinates.
• The texture matrices are not applied to texture coordinates.
• Normals are not transformed to eye coordinates.
• Normals are not rescaled or normalized.
• Normalization of GL_AUTO_NORMAL evaluated normals is not performed.
• Texture coordinates are not generated automatically.
• Per-vertex lighting is not performed.
• Color material computations are not performed.
• Color index lighting is not performed.
• This list also applies when setting the current raster position.

    2) 当一个可执行程序被安装到fragment processor，下列OpenGL固定功能将被disable:

• Texture environment and texture functions are not applied.
• Texture application is not applied.
• Color sum is not applied.
• Fog is not applied.

4.3 glVertexAttribPointer

       定义一个通用顶点属性数组。当渲染时，它指定了通用顶点属性数组从索引index处开始的位置和数据格式。其定义如下：

 

[cpp] view plaincopy

1. void glVertexAttribPointer(  
2.       GLuint   index,           // 指示将被修改的通用顶点属性的索引  
3.        GLint   size,             // 指点每个顶点元素个数(1~4)  
4.       GLenum   type,            // 数组中每个元素的数据类型  
5.        GLboolean   normalized,   //指示定点数据值是否被归一化(归一化：GL_TRUE,直接使用:GL_FALSE)  
6.       GLsizei   stride,         // 连续顶点属性间的偏移量，如果为0，相邻顶点属性间紧紧相邻  
7.        const GLvoid *   pointer);//顶点数组  
8. :其index应该小于#define GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS               0x8869  

4.4 glEnableVertexAttribArray

      Enable由索引index指定的通用顶点属性数组。

      void glEnableVertexAttribArray( GLuint   index);
      void glDisableVertexAttribArray( GLuint   index);

      默认状态下，所有客户端的能力被disabled，包括所有通用顶点属性数组。如果被Enable，通用顶点属性数组中的值将被访问并被用于rendering，通过调用顶点数组命令：glDrawArrays, glDrawElements, glDrawRangeElements, glArrayElement, glMultiDrawElements, or glMultiDrawArrays.

4.5 glDrawArrays

    void glDrawArrays( GLenum   mode,  
                                  GLint   first,  
                                  GLsizei   count);

    1) mode:指明render原语，如：GL_POINTS, GL_LINE_STRIP, GL_LINE_LOOP, GL_LINES, GL_TRIANGLE_STRIP, GL_TRIANGLE_FAN, GL_TRIANGLES, GL_QUAD_STRIP, GL_QUADS, 和 GL_POLYGON。

    2) first: 指明Enable数组中起始索引。

    3) count: 指明被render的原语个数。

    可以预先使用单独的数据定义vertex、normal和color，然后通过一个简单的glDrawArrays构造一系列原语。当调用glDrawArrays时，它使用每个enable的数组中的count个连续的元素，来构造一系列几何原语，从第first个元素开始。

4.6 eglSwapBuffers

      把EGL surface中的color buffer提交到native window进行显示。 

      EGLBoolean eglSwapBuffers(EGLDisplay display,EGLSurface surface)

5. 协调组织

    在前面的描述中，三步曲已经完成了：

    1）初始化EGL环境，为绘图做好准备

    2）生成Program

    3）安装并执行Program

    只有这三个关键人物，还不能运行，还需要一个协调组织者。其参考代码如下：   

[cpp] view plaincopy

1. int main(int argc, char** argv)  
2. {  
3.     ESContext esContext;  
4.     UserData  userData;  
5.     int iFrames;   
6.     unsigned long iStartTime,iEndTime;  
7.     int iDeltaTime;  
8.   
9.     memset( &esContext, 0, sizeof( ESContext) );  
10.     esContext.userData = &userData;  
11.   
12.     esContext.width = 1280;  
13.     esContext.height = 720;  
14.     // Init EGL display, surface and context  
15.     if(!InitEGL(&esContext))  
16.     {  
17.         printf("Init EGL fail\n");  
18.         return GL_FALSE;  
19.     }  
20.     // compile shader, link program   
21.     if(!CreateProgram(&esContext))  
22.     {  
23.         printf("Create Program fail\n");  
24.         return GL_FALSE;  
25.     }  
26.   
27.   
28.     iStartTime = GetCurTime();  
29.     iFrames = 0;  
30.   
31.     while(1)  
32.     {    // render a frame  
33.          Render();  
34.          iFrames++;  
35.           
36.          iEndTime = GetCurTime();  
37.     iDeltaTime  = iEndTime - iStartTime;  
38.     if(iDeltaTime >= 5000)  
39.     {  
40.             iStartTime = iEndTime;  
41.         float fFrame = iFrames * 1000.0 / iDeltaTime;  
42.         iFrames = 0;  
43.   
44.         printf("Frame: %f\n", fFrame);  
45.     }  
46.     }  
47.     glDeleteProgram (esContext.userData->programObject);  
48.     return GL_TRUE;  
49. }