OpenGL ES 2.0 编程三步曲

OpenGL 与 OpenGL ES的关系OpenGL ES 是基于桌面版本OpenGL 的：

OpenGL ES 1.0  基于OpenGL 1.3 ， 在2003年发布

OpenGL ES 1.1   基于OpenGL 1.5 ,  在2004年发布

OpenGL ES 2.0  基于OpenGL2.0,   在2007年发布

OpenGL 2.0 向下兼容OpenGL 1.5   而 OpenGL ES 2.0 和OpenGL ES 1.x 不兼容，是两种完全不同的实现。

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;                    // Put your user data here...   
   GLint       width;                          // Window width   
   GLint       height;                         // Window height   
   EGLNativeWindowType  hWnd;  // Window handle   
   EGLDisplay  eglDisplay;             // EGL display   
   EGLContext  eglContext;            // EGL context   
   EGLSurface  eglSurface;            // EGL surface   
   // Callbacks   
   void (ESCALLBACK *drawFunc) ( struct _escontext * );   
   void (ESCALLBACK *keyFunc) ( struct _escontext *, unsigned char, int, int );   
   void (ESCALLBACK *updateFunc) ( struct _escontext *, float deltaTime );   
}ESContext;   

[cpp]view plaincopy

typedef struct   
{   
   // Handle to a program object   
   GLuint programObject;   
   // Atrribute Location   
   GLint positionLoc;   
   GLint textureLoc;   
   // Uniform location   
   GLint matrixModeLoc;   
   GLint matrixViewLoc;   
   GLint matrixPerspectiveLoc;   
   // Sampler location   
   GLint samplerLoc;   
   // texture   
   GLuint texture;   
} UserData;   

2. 初始化EGL渲染环境和相关元素（***步曲）

[cpp]view plaincopy

int InitEGL(ESContext * esContext)   
{   
     NativeWindowType eglWindow = NULL;   
     EGLDisplay display;   
     EGLContext context;   
     EGLSurface surface;   
     EGLConfig configs[2];   
     EGLBoolean eRetStatus;   
     EGLint majorVer, minorVer;   
     EGLint context_attribs[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, EGL_NONE};   
     EGLint numConfigs;   
     EGLint cfg_attribs[] = {EGL_BUFFER_SIZE,    EGL_DONT_CARE,   
                             EGL_DEPTH_SIZE,     16,   
                             EGL_RED_SIZE,       5,   
                             EGL_GREEN_SIZE,     6,   
                             EGL_BLUE_SIZE,      5,   
                             EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,   
                             EGL_NONE};   
     // Get default display connection    
     display = eglGetDisplay((EGLNativeDisplayType)EGL_DEFAULT_DISPLAY);   
     if ( display == EGL_NO_DISPLAY )   
     {   
          return EGL_FALSE;   
     }   
     // Initialize EGL display connection   
     eRetStatus = eglInitialize(display, &majorVer, &minorVer);   
     if( eRetStatus != EGL_TRUE )   
     {   
          return EGL_FALSE;   
     }   
     //Get a list of all EGL frame buffer configurations for a display   
     eRetStatus = eglGetConfigs (display, configs, 2, &numConfigs);   
     if( eRetStatus != EGL_TRUE )   
     {   
          return EGL_FALSE;   
     }   
     // Get a list of EGL frame buffer configurations that match specified attributes   
     eRetStatus = eglChooseConfig (display, cfg_attribs, configs, 2, &numConfigs);   
     if( eRetStatus != EGL_TRUE  || !numConfigs)   
     {   
          return EGL_FALSE;   
     }   
     // Create a new EGL window surface   
     surface = eglCreateWindowSurface(display, configs[0], eglWindow, NULL);   
     if (surface == EGL_NO_SURFACE)   
     {   
          return EGL_FALSE;   
     }   
     // Set the current rendering API (EGL_OPENGL_API, EGL_OPENGL_ES_API,EGL_OPENVG_API)   
     eRetStatus = eglBindAPI(EGL_OPENGL_ES_API);   
     if (eRetStatus != EGL_TRUE)   
     {   
          return EGL_FALSE;   
     }   
     // Create a new EGL rendering context   
     context = eglCreateContext (display, configs[0], EGL_NO_CONTEXT, context_attribs);   
     if (context == EGL_NO_CONTEXT)   
     {   
          return EGL_FALSE;   
     }   
     // Attach an EGL rendering context to EGL surfaces   
     eRetStatus = eglMakeCurrent (display, surface, surface, context);   
     if( eRetStatus != EGL_TRUE )   
     {   
          return EGL_FALSE;   
     }   
     //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.   
     eglSwapInterval(display,0);   
     // Return the context elements   
     esContext->eglDisplay = display;   
     esContext->eglSurface = surface;   
     esContext->eglContext = context;   
     return EGL_TRUE;   
}   

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

/* type specifies the Shader type: GL_VERTEX_SHADER or GL_FRAGMENT_SHADER */   
GLuint LoadShader ( GLenum type, const char *shaderSrc )   
{   
   GLuint shader;   
   GLint compiled;   
      
   // Create an empty shader object, which maintain the source code strings that define a shader   
   shader = glCreateShader ( type );   
   if ( shader == 0 )   
    return 0;   
   // Replaces the source code in a shader object   
   glShaderSource ( shader, 1, &shaderSrc, NULL );   
      
   // Compile the shader object   
   glCompileShader ( shader );   
   // Check the shader object compile status   
   glGetShaderiv ( shader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled );   
   if ( !compiled )    
   {   
      GLint infoLen = 0;   
      glGetShaderiv ( shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLen );   
         
      if ( infoLen > 1 )   
      {   
         char* infoLog = malloc (sizeof(char) * infoLen );   
         glGetShaderInfoLog ( shader, infoLen, NULL, infoLog );   
         esLogMessage ( "Error compiling shader:\n%s\n", infoLog );               
            
         free ( infoLog );   
      }   
      glDeleteShader ( shader );   
      return 0;   
   }   
   return shader;   
}   

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

GLuint LoadProgram ( const char *vShaderStr, const char *fShaderStr )   
{   
   GLuint vertexShader;   
   GLuint fragmentShader;   
   GLuint programObject;   
   GLint linked;   
   // Load the vertex/fragment shaders   
   vertexShader = LoadShader ( GL_VERTEX_SHADER, vShaderStr );   
   fragmentShader = LoadShader ( GL_FRAGMENT_SHADER, fShaderStr );   
   // Create the program object   
   programObject = glCreateProgram ( );   
   if ( programObject == 0 )   
      return 0;   
   // Attaches a shader object to a program object   
   glAttachShader ( programObject, vertexShader );   
   glAttachShader ( programObject, fragmentShader );   
   // Bind vPosition to attribute 0      
   glBindAttribLocation ( programObject, 0, "vPosition" );   
   // Link the program object   
   glLinkProgram ( programObject );   
   // Check the link status   
   glGetProgramiv ( programObject, GL_LINK_STATUS, &linked );   
   if ( !linked )    
   {   
      GLint infoLen = 0;   
      glGetProgramiv ( programObject, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLen );   
         
      if ( infoLen > 1 )   
      {   
         char* infoLog = malloc (sizeof(char) * infoLen );   
         glGetProgramInfoLog ( programObject, infoLen, NULL, infoLog );   
         esLogMessage ( "Error linking program:\n%s\n", infoLog );               
            
         free ( infoLog );   
      }   
      glDeleteProgram ( programObject );   
      return GL_FALSE;   
   }   
    
   // Free no longer needed shader resources   
   glDeleteShader ( vertexShader );   
   glDeleteShader ( fragmentShader );   
   return programObject;   
}   

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

int CreateProgram(ESContext * esContext)   
{   
     GLuint programObject;   
     GLbyte vShaderStr[] =     
      "attribute vec4 vPosition;    \n"   
      "void main()                  \n"   
      "{                            \n"   
      "   gl_Position = vPosition;  \n"   
      "}                            \n";   
      
     GLbyte fShaderStr[] =     
      "precision mediump float;\n"\   
      "void main()                                  \n"   
      "{                                            \n"   
      "  gl_FragColor = vec4 ( 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 );\n"   
      "}                                                    \n";   
       
    // Create user data    
    esContext->userData = malloc(sizeof(UserData));   
    UserData *userData = esContext->userData;   
    // Load the shaders and get a linked program object   
    programObject = LoadProgram ( (const char*)vShaderStr, (const char*)fShaderStr );   
    if(programObject == 0)   
    {   
    return GL_FALSE;   
    }   
    // Store the program object   
    userData->programObject = programObject;   
    // Get the attribute locations   
    userData->positionLoc = glGetAttribLocation ( g_programObject, "v_position" );   
    glClearColor ( 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f );   
    return 0;   
}   

4. 安装并执行Program（第三步） 

[cpp]view plaincopy

void Render ( ESContext *esContext )   
{   
   UserData *userData = esContext->userData;   
   GLfloat vVertices[] = {  0.0f,  0.5f, 0.0f,    
                           -0.5f, -0.5f, 0.0f,   
                            0.5f, -0.5f, 0.0f };   
         
   // Set the viewport   
   glViewport ( 0, 0, esContext->width, esContext->height );   
      
   // Clear the color buffer   
   glClear ( GL_COLOR_BUFFER_BIT );   
   // Use the program object   
   glUseProgram ( userData->programObject );   
   // Load the vertex data   
   glVertexAttribPointer ( 0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, vVertices );   
   glEnableVertexAttribArray ( 0 );   
   glDrawArrays ( GL_TRIANGLES, 0, 3 );   
   eglSwapBuffers(esContext->eglDisplay, esContext->eglSurface); 

[cpp]view plaincopy

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

void glVertexAttribPointer(   
      GLuint   index,           // 指示将被修改的通用顶点属性的索引   
       GLint   size,             // 指点每个顶点元素个数(1~4)   
      GLenum   type,            // 数组中每个元素的数据类型   
       GLboolean   normalized,   //指示定点数据值是否被归一化(归一化<[-1,1]或[0,1]>：GL_TRUE,直接使用:GL_FALSE)   
      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   
       const GLvoid *   pointer);//顶点数组   
:其index应该小于#define GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS               0x8869   

4.4glEnableVertexAttribArray

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

int main(int argc, char** argv)   
{   
    ESContext esContext;   
    UserData  userData;   
    int iFrames;    
    unsigned long iStartTime,iEndTime;   
    int iDeltaTime;   
    memset( &esContext, 0, sizeof( ESContext) );   
    esContext.userData = &userData;   
    esContext.width = 1280;   
    esContext.height = 720;   
    // Init EGL display, surface and context   
    if(!InitEGL(&esContext))   
    {   
        printf("Init EGL fail\n");   
        return GL_FALSE;   
    }   
    // compile shader, link program    
    if(!CreateProgram(&esContext))   
    {   
        printf("Create Program fail\n");   
        return GL_FALSE;   
    }   
    iStartTime = GetCurTime();   
    iFrames = 0;   
    while(1)   
    {    // render a frame   
         Render();   
         iFrames++;   
           
         iEndTime = GetCurTime();   
    iDeltaTime  = iEndTime - iStartTime;   
    if(iDeltaTime >= 5000)   
    {   
            iStartTime = iEndTime;   
        float fFrame = iFrames * 1000.0 / iDeltaTime;   
        iFrames = 0;   
        printf("Frame.: %f\n", fFrame);   
    }   
    }   
    glDeleteProgram (esContext.userData->programObject);   
    return GL_TRUE;   
}  

http://www.51testing.com/html/88/377588-836167.html