前言
前面我们发布了一系列的入门教程，例如C++系列的指针扫盲、多线程的使用等，JNI入门系列，ffmpeg入门系列等，有感兴趣的童鞋们可以关注往回自行查阅。
今天我们的主题依然是音视频开发的范畴，做过音视频开发的都知道Opengl也是音视频开发中的一项重要技能，特别是涉及到视频录制、特效处理、画质渲染细分功能。因此后续笔者打算再出一系列的Opengl ES的学习笔记，
希望能与大家共同温故知新。
因为前面介绍了一些NDK和C++的教程，所以为了巩固，后续的一些demo多以NDK的形式呈现给大家，使用Opengl ES3的版本。
今天我们的主题是Opengl ES的第一篇-->EGL
EGL是什么
众所周知，Opengl是跨平台的，那么面对各种平台的差异性，Opengl是如何抹平而做到跨平台的呢？这也许就是EGL的功劳吧，简单地说EGL就是Opengl和平台各平台之间的一个适配器，是一系列的接口，具体实现是由具体的设备厂商实现的。
EGL 是渲染 API（如 OpenGL ES）和原生窗口系统之间的接口.通常来说，OpenGL 是一个操作 GPU 的 API，它通过驱动向 GPU 发送相关指令，控制图形渲染管线状态机的运行状态，但是当涉及到与本地窗口系统进行交互时，就需要这么一个中间层，且它最好是与平台无关的,
因此 EGL 被设计出来，作为 OpenGL 和原生窗口系统之间的桥梁。
EGL API 是独立于 OpenGL 各版本标准的独立的一套 API，其主要作用是为 OpenGL 指令 创建上下文 Context 、绘制目标 Surface 、配置 FrameBuffer 属性、Swap 提交绘制结果等。EGL提供如下机制：
- 与设备的原生窗口系统通信
- 查询绘图表面的可用类型和配置
- 创建绘图表面
- 在 OpenGL ES 和其他图形渲染 API 之间同步渲染
- 管理纹理贴图等渲染资源
下面这张图可简要看出EGL的接口能力：
EGL创建流程
想要在安卓上使用Opengl ES我们可以直接使用GLSurfaceView来进行Opengl的渲染，因为GLSurfaceView内部给我们封装好了EGL环境和渲染线程。如果我们想要更高的拓展性，我们也使用SurfaceView，然后参考SurfaceView中的EGL环境搭建、线程模型来
自行搭建Opengl ES的渲染环境。
本着学习探索的目的，我们尝试在NDK搭建EGL环境。
下面这张图展示的是安卓系统上EGL的主要使用API：
需要说明的一点是EGL是单线程模型的，也就说说EGL环境的创建、渲染操作、EGL环境的销毁都必须在同一个线程内完成，否则是无效的。当然我们可以通过共享EGL上下文来做多多线程渲染，但这些都是后话了...
任何OpenGL ES应用程序都必须在开始渲染之前使用EGL执行如下任务：
- 查询并初始化设备商可用的显示器。
- 创建渲染表面。
EGL中创建的表面可以分类为屏幕上的表面或者屏幕外的表面。屏幕上的表面连接到原生窗口系统，而屏幕外的表面是不显示但是可以用作渲染表面的像素缓冲区。这些表面可以用来渲染纹理，并可以在多个Khronos API之间共享。 - 创建渲染上下文。
EGL是创建OpenGL ES渲染上下文所必需的。这个上下文必须连接到合适的表面才能开始渲染。
下面是EGL环境创建的主要流程：
说完烦躁的基础理论，那就放码过来吧!!!
使用Android Studio创建一个Native工程，然后配置好CMakeLists.txt引入相关库：
cmake_minimum_required(VERSION 3.18.1)
project("learn")
#找到包含所有的cpp文件
file(GLOB allCpp *.cpp **/**.cpp **/**/**.cpp **/**/**/**.cpp **/**/**/**/**.cpp)
add_library( # Sets the name of the library.
# 库名称
learn
SHARED
${allCpp})
target_link_libraries(
learn
# 引入egl
egl
# 引入gles 3
GLESv3
# 安卓相关库
android
# 安卓log
log)
下面我们创建一个与Native映射的EGLHelper类：
package com.fly.opengles.learn.egl;
import android.view.Surface;
public class EGLHelper {
protected long nativePtr;
public void surfaceCreated(Surface surface) {
nativePtrInit();
n_surfaceCreated(nativePtr,surface);
}
public void surfaceChanged(int width, int height) {
nativePtrInit();
n_surfaceChanged(nativePtr,width,height);
}
public void surfaceDestroyed() {
if(nativePtr != 0){
n_surfaceDestroyed(nativePtr);
nativePtr = 0;
}
}
private void nativePtrInit(){
if(nativePtr == 0){
nativePtr = n_nativePtrInit();
}
}
private native long n_nativePtrInit();
private native void n_surfaceCreated(long nativePtr,Surface surface);
private native void n_surfaceChanged(long nativePtr,int width, int height);
private native void n_surfaceDestroyed(long nativePtr);
}
然后自定义一个MySurfaceView继承于SurfaceView，在它的Callback回调方法中对EGL进行操作：
public class MySurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {
private EGLHelper eglHelper;
public MySurfaceView(Context context) {
this(context,null);
}
public MySurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);
eglHelper = new EGLHelper();
getHolder().addCallback(this);
}
@Override
public void surfaceCreated(@NonNull SurfaceHolder surfaceHolder) {
eglHelper.surfaceCreated(surfaceHolder.getSurface());
}
@Override
public void surfaceChanged(@NonNull SurfaceHolder surfaceHolder, int i, int w, int h) {
eglHelper.surfaceChanged(w,h);
}
@Override
public void surfaceDestroyed(@NonNull SurfaceHolder surfaceHolder) {
eglHelper.surfaceDestroyed();
}
}测试效果时，我们在布局中使用我们自定义好MySurfaceView即可，自此java层代码编写完毕，在NDK层我们将EGL环境创建完毕后即可通过MySurfaceView看到渲染结果。
为了方便调试和debug，我们定义Log.h日志工具：
#ifndef NDK_OPENGLES_LEARN_LOG_H
#define NDK_OPENGLES_LEARN_LOG_H
#include "android/log.h"
#define LOGD(FORMAT, ...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, "fly_learn_opengl", FORMAT, ##__VA_ARGS__);
#define LOGE(FORMAT, ...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, "fly_learn_opengl", FORMAT, ##__VA_ARGS__);
#endif //NDK_OPENGLES_LEARN_LOG_H
将EGL的相关操作封装在类C++的类EglHelper中：
EglHelper.h
#ifndef NDK_OPENGLES_LEARN_EGLHELPER_H
#define NDK_OPENGLES_LEARN_EGLHELPER_H
#include "EGL/egl.h"
class EglHelper {
public:
EGLDisplay mEglDisplay;
EGLSurface mEglSurface;
EGLConfig mEglConfig;
EGLContext mEglContext;
public:
EglHelper();
~EglHelper();
int initEgl(EGLNativeWindowType win);
int swapBuffers();
void destroyEgl();
};
#endif
EglHelper.cpp主要实现如下，EGL的主要创建过程在函数initEgl中，具体看注释：
#include "EglHelper.h"
#include "../utils/Log.h"
EglHelper::EglHelper() {
mEglDisplay = EGL_NO_DISPLAY;
mEglSurface = EGL_NO_SURFACE;
mEglContext = EGL_NO_CONTEXT;
mEglConfig = NULL;
}
EglHelper::~EglHelper() {
destroyEgl();
}
int EglHelper::initEgl(EGLNativeWindowType window) {
//1、获取显示设备
mEglDisplay = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
if(mEglDisplay == EGL_NO_DISPLAY)
{
LOGE("eglGetDisplay error");
return -1;
}
// 2、 EGL初始化
EGLint *version = new EGLint[2];
if(!eglInitialize(mEglDisplay, &version[0], &version[1]))
{
LOGE("eglInitialize error");
return -1;
}
//3、 资源配置，例如颜色位数等
const EGLint attribs[] = {
EGL_RED_SIZE, 8,
EGL_GREEN_SIZE, 8,
EGL_BLUE_SIZE, 8,
EGL_ALPHA_SIZE, 8,
EGL_DEPTH_SIZE, 8,
EGL_STENCIL_SIZE, 8,
EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,
EGL_NONE
};
EGLint num_config;
if(!eglChooseConfig(mEglDisplay, attribs, NULL, 1, &num_config))
{
LOGE("eglChooseConfig error 1");
return -1;
}
//4、ChooseConfig
if(!eglChooseConfig(mEglDisplay, attribs, &mEglConfig, num_config, &num_config))
{
LOGE("eglChooseConfig error 2");
return -1;
}
// 5、创建上下文
int attrib_list[] = {
EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,
EGL_NONE
};
mEglContext = eglCreateContext(mEglDisplay, mEglConfig, EGL_NO_CONTEXT, attrib_list);
if(mEglContext == EGL_NO_CONTEXT)
{
LOGE("eglCreateContext error");
return -1;
}
//6、创建渲染的Surface
mEglSurface = eglCreateWindowSurface(mEglDisplay, mEglConfig, window, NULL);
if(mEglSurface == EGL_NO_SURFACE)
{
LOGE("eglCreateWindowSurface error");
return -1;
}
// 7、使用
if(!eglMakeCurrent(mEglDisplay, mEglSurface, mEglSurface, mEglContext))
{
LOGE("eglMakeCurrent error");
return -1;
}
LOGD("egl init success! ");
return 0;
}
int EglHelper::swapBuffers() {
if(mEglDisplay != EGL_NO_DISPLAY && mEglSurface != EGL_NO_SURFACE)
{
if(eglSwapBuffers(mEglDisplay, mEglSurface))
{
return 0;
}
}
return -1;
}
void EglHelper::destroyEgl() {
if(mEglDisplay != EGL_NO_DISPLAY)
{
eglMakeCurrent(mEglDisplay, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_CONTEXT);
}
if(mEglDisplay != EGL_NO_DISPLAY && mEglSurface != EGL_NO_SURFACE)
{
eglDestroySurface(mEglDisplay, mEglSurface);
mEglSurface = EGL_NO_SURFACE;
}
if(mEglDisplay != EGL_NO_DISPLAY && mEglContext != EGL_NO_CONTEXT){
eglDestroyContext(mEglDisplay, mEglContext);
mEglContext = EGL_NO_CONTEXT;
}
if(mEglDisplay != EGL_NO_DISPLAY)
{
eglTerminate(mEglDisplay);
mEglDisplay = EGL_NO_DISPLAY;
}
}
自己EGL环境创建完毕，我们通过JNI调用起来看看效果，native-lib.cpp：
#include <jni.h>
#include <string>
#include "eglhelper/EglHelper.h"
#include <cstdint>
#include "android/native_window.h"
#include "android/native_window_jni.h"
#include "GLES3/gl3.h"
jlong eglHelperNativePtrInit(JNIEnv *env, jobject thiz) {
EglHelper *eglHelper = new EglHelper();
return reinterpret_cast<uintptr_t>(eglHelper);
}
void eglSurfaceCreated(JNIEnv *env, jobject thiz,jlong native_ptr, jobject surface) {
if(native_ptr != 0){
EglHelper *eglHelper = reinterpret_cast<EglHelper *>(native_ptr);
ANativeWindow *nativeWindow = ANativeWindow_fromSurface(env, surface);
eglHelper->initEgl(nativeWindow);
}
}
void eglSurfaceChanged(JNIEnv *env, jobject thiz,jlong native_ptr, jint width,jint height) {
if(native_ptr != 0){
//设置视口大小
glViewport(0, 0, width, height);
// 绿色清屏
// glClearColor(0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f);
// 蓝色清屏
glClearColor(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
EglHelper *eglHelper = reinterpret_cast<EglHelper *>(native_ptr);
eglHelper->swapBuffers();
}
}
void eglSurfaceDestroyed(JNIEnv *env, jobject thiz,jlong native_ptr) {
if(native_ptr != 0){
EglHelper *eglHelper = reinterpret_cast<EglHelper *>(native_ptr);
delete eglHelper;
}
}
static JNINativeMethod nativeMethod_EGLHelper[] = {
// Java中的函数名
{"n_nativePtrInit",
// 函数签名信息
"()J",
// native的函数指针
(jlong *) (eglHelperNativePtrInit)},
{"n_surfaceCreated",
// 函数签名信息
"(JLandroid/view/Surface;)V",
// native的函数指针
(void *) (eglSurfaceCreated)},
{"n_surfaceChanged",
// 函数签名信息
"(JII)V",
// native的函数指针
(void *) (eglSurfaceChanged)},
{"n_surfaceDestroyed",
// 函数签名信息
"(J)V",
// native的函数指针
(void *) (eglSurfaceDestroyed)},
};
static int RegisterNativeMethods(JNIEnv *env, const char *className, JNINativeMethod *methods, int methodNum)
{
jclass clazz = env->FindClass(className);
if (clazz == NULL)
{
return JNI_FALSE;
}
if (env->RegisterNatives(clazz, methods, methodNum) < 0)
{
return JNI_FALSE;
}
return JNI_TRUE;
}
// 类库加载时自动调用
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reversed)
{
JNIEnv *env = NULL;
// 初始化JNIEnv
if(vm->GetEnv(reinterpret_cast<void **>(&env), JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK){
return JNI_FALSE;
}
// 动态注册
RegisterNativeMethods(env,"com/fly/opengles/learn/egl/EGLHelper",nativeMethod_EGLHelper,sizeof(nativeMethod_EGLHelper) / sizeof(JNINativeMethod) );
// 返回JNI使用的版本
return JNI_VERSION_1_6;
}
上述native-lib.cpp涉及到了之前介绍过的JNI函数签名、动态注册等相关知识点，忘记了的童鞋可往回看之前的记录。
如无意外，运行看到的是一个蓝屏画面则说明EGL环境搭建成功了，后续开启你的Opengl炫酷之旅吧!!!
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