Android基础系列-----------OpenGL ES（一）(android 基类)

一、OpenGL ES OpenGL（全写Open Graphics Library）是个定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规范，它用于生成二维、三维图像。这个接口由近三百五十个不同的函数调用组成，用来从简单的图元绘制复杂的三维景象。它本身只是协议规范，而不是软件源码库。主要用于pc和工作站。 OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是一个针对嵌入式应用的，免费的，支持全功能2D、3D的跨平台API（OpenGL® ES is a royalty-free, cross-platform API for full-function 2D and 3D graphics on embedded systems - including consoles, phones, appliances and vehicles）。 android中2D向量图形函数库使用了Google在年收购的一家公司提供的引擎叫skia。二、Android的图形系统 Android apk 里面的画图分为2D和3D两种：2D是由Skia 来实现的，Skia 也会调用部分opengl 的内容来实现简单的3D效果；3D部分是由OpenGL|ES实现的，OpenGL|ES是OpenGL的嵌入式版本。先了解一下Android apk的几种画图方式，然后再来来看一看这一整套的图形体系是怎么建立的。 首先画图都是针对提供给应用程序的一块内存填充数据 ， 因此说穿了就是要么调用2D 的API画图，要么调用3D的API画图，然后将画下来的图保存在这个内存中，最后这个内存里面的内容会被Opengl渲染以后变为可以在屏幕上的像素信 息。 Apk应用主要关心的还是这些API的使用，在Android apk里面2D画图有2种方式 ： 1、Simple Graphics in View 就是直接使用Android已经实现的一些画图操作，比如说images，shapes，colors，pre-defined animation等等，这些简单的画图操作实际上是由skia来提供的2D图形操作。使用这些预定义好的操作，可以实现诸如贴一张背景图，画出简单形状，实现一些简单的动画之类的操作。这里的简单可以这么理解，就是我们在这里没有一笔一画地构造出一个图形出来，我们只是把我们的Graphic 资源放入View体系中，由系统 来将这些Graphic画出来。举个例子：我们现在在Activity里面绑定一个ImageView，我们可以设置这 个ImageView的内容是我们的picture，然后我们可以让这个picture整体颜色上来点蓝色调，然后我们还可以为这个ImageView加 入一个预定义动画，这样当系统要显示这个View的时候就会显示我们的picture，并且会有动画，并带有一个蓝色调，我们并没有自己去定义画图操作， 而是将这些内容放入View中，由系统来将这些内容画出来。这种方式只能画静态或者极为简单的2D图画，对于实时性很强的动画，高品质的游戏都是没法实现的。 2、Canvas Canvas是一个2D的概念，是在Skia中定义的。可以把这个Canvas理解成系统提供给我们的一块内存区域(但实际上它只是一套画图的API，真正的内存是下面的Bitmap)，而且它还提供了一整套对这个内存区域进行操作的方法， 所有的这些操作都是画图API。也就是说在这种方式下我们已经能一笔一划或者使用Graphic来画我们所需要的东西了，要画什么要显示什么都由我们自己控制。这种方式根据环境还分为两种：一种就是使用普通View的canvas画图，还有一种就是使用专门的SurfaceView的canvas来画图。 两种的主要是区别就是可以在SurfaceView中定义一个专门的线程来完成画图工作，应用程序不需要等待View的刷图，提高性能。前面一种适合处理量比较小，帧率比较小的动画，比如说象棋游戏之类的；而后一种主要用在游戏，高品质动画方面的画图。下面是这两种方式的典型sequence ： 2.1、View canvas (1) 定义一个自己的View ：class your_view extends View{} ； (2) 重载View的onDraw方法：protected void onDraw(Canvas canvas){} ； (3) 在onDraw方法中定义你自己的画图操作 ； 2.2、Surface View Canvas (1) 定义一个自己的SurfaceView : class your_surfaceview extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback() {} ; (2) 实现SurfaceHolder.Callback的3个方法surfaceCreated() surfaceChanged() surfaceDestroyed() ; (3) 定义自己的专注于画图的线程 : class your_thread extends Thread() {} ; (4) 重载线程的run()函数 ［一般在run中定义画图操作，在surfaceCreated中启动这个线程］ (5) 画图的过程一般是这样的： SurfaceHolder surfaceHolder = getHolder() ; //取得holder，这个holder主要是对surface操作的适配，用户不具备对surface操作的权限 surfaceHolder.addCallback(this) ; //注册实现好的callback Canvas canvas ＝ surfaceHolder.lockCanvas() ; //取得画图的Canvas /*---------------------------------画图 **-------------------------------- 画图结束*/ surfaceHolder.unlockCanvasAndPost() ; //提交并显示 以下是2D画图用到的包 ： android.view //画图是在View中进行的 android.view.animation //定义了一些简单的动画效果Tween Animation 和 Frame. Animation android.graphics //定义了画图比较通用的API，比如canvas，paint，bitmap等 android.graphics.drawable //定义了相应的Drawable(可画的东西)，比如说BitmapDrawable，PictureDrawable等 android.graphics.drawable.shapes //定义了一些shape 3D画图SDK上讲得很简单，只是提了一个通用的方式，就是继承一个View，然后在这个View里面获得 Opengl的句柄进行画图，道理应该来说是和2D一样的，差别就是一个是使用2D的API画图，一个是使用3D的。不过因为3D openGl|ES具有一套本身的运行机制，比如渲染的过程控制等，因此Android提供了一个专门的用在3D画图上的GLSurfaceView。这个类被放在一个单独的包android.opengl里面，其中实现了其他View所不具备的操作： (1) 具有OpenGL|ES调用过程中的错误跟踪，检查工具，这样就方便了Opengl编程过程的debug ； (2) 所有的画图是在一个专门的Surface上进行，这个Surface可以最后被组合到android的View体系中 ； (3) 它可以根据EGL的配置来选择自己的buffer类型，比如RGB，depth＝ (这里有点疑问，SurfaceHolder的类型是SURFACE_TYPE_GPU，内存就是从EGL分配过来的？) (4) 所有画图的操作都通过render来提供，而且render对Opengl的调用是在一个单独的线程中 (5) Opengl的运行周期与Activity的生命周期可以协调 下面是利用GLSurface画3D图形的一个典型的Sequence (1) 选择EGL配置(就是你画图需要的buffer类型) [optional] ： setEGLConfigChooser(boolean) setEGLConfigChooser(EGLConfigChooser) setEGLConfigChooser(int, int, int, int, int, int) (2) 选择是否需要Debug信息 [optional] : setDebugFlags(int) setGLWrapper(GLSurfaceView.GLWrapper). (3) 为GLSurfaceView注册一个画图的renderer ： setRenderer(GLSurfaceView.Renderer) (4) 设置reander mode，可以为持续渲染或者根据命令 来渲染,默认是continuous rendering [optional]： setRenderMode(int) 这里有一个要注意的地方就是必须将Opengl的运行和Activity的生命周期绑定在一起，也就是说Activity pause的时候，opengl的渲染也必须pause。另外GLSurfaceView还提供了一个非常实用的线程间交互的函数 queueEvent(Runnable)，可以用在主线程和render线程之间的交互，下面就是SDK提供的范例： GLSurfaceView是Android提供的一个非常&#;得学习 的类，它实际上是一个如何在View中添加画图线程的例子，如何在Java 中使用线程的例子，如何添加事件队列的例子，一个使用SurfaceView画图的经典Sequence，一个如何定义Debug信息的例子，觉得把它看懂了可以学到很多知识 ，具体的源码在：/framworks/base/opengl/java/android/opengl/GLSurfaceView.java 。 如何使用Opengl API的问题了，可以看看API demo中简单的立方体，复杂的可以看看它那个魔方的实现。下面总结一下3D画图需要用到的包： Android.opengl //主要定义了GLSurfaceView javax.microedition.khronos.egl //java层的egl接口　 javax.microedition.khronos.opengles //opengl　API三、图形渲染API——EGL EGL 是 OpenGL ES 和底层 Native 平台视窗系统之间的接口。主要提供如下功能： 1、创建rendering surfaces Surface通俗地讲就是能够承载图形的介质，如一张“画纸”。只有成功申请到Surface，应用程序才能真正“作图”到屏幕上。 2、创造图形环境（graphics context） EGL 是为 OpenGL ES 提供平台独立性而设计。OpenGL ES 本质上是一个图形渲染管线的状态机，而 EGL 则是用于监控这些状态以及维护 Frame buffer 和其他渲染 Surface 的外部层。EGL 视窗设计是基于人们熟悉的用于 Microsoft Windows （ WGL ）和 UNIX （ GLX ）上的 OpenGL 的 Native 接口，与后者比较接近。OpenGL ES 图形管线的状态被存储于 EGL 管理的一个 Context 中。 Frame Buffers 和其他绘制 Surfaces 通过 EGL API 创建、管理和销毁。EGL 同时也控制和提供了对设备显示和可能的设备渲染配置的访问。

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