OpenGL ES2.0编程三步曲 -转

原地址：http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/7707943

1. 保存全局变量的数据结构

以下例子程序均基于Linux平台。

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. // Callbacks
11. void (ESCALLBACK *drawFunc) ( struct _escontext * );
12. void (ESCALLBACK *keyFunc) ( struct _escontext *, unsigned char, int, int );
13. void (ESCALLBACK *updateFunc) ( struct _escontext *, float deltaTime );
14. }ESContext;

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

2. 初始化EGL渲染环境和相关元素（第一步曲）

1. int InitEGL(ESContext * esContext)
2. {
3. NativeWindowType eglWindow = NULL;
4. EGLDisplay display;
5. EGLContext context;
6. EGLSurface surface;
7. EGLConfig configs[2];
8. EGLBoolean eRetStatus;
9. EGLint majorVer, minorVer;
10. EGLint context_attribs[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, EGL_NONE};
11. EGLint numConfigs;
12. EGLint cfg_attribs[] = {EGL_BUFFER_SIZE,    EGL_DONT_CARE,
13. EGL_DEPTH_SIZE,     16,
14. EGL_RED_SIZE,       5,
15. EGL_GREEN_SIZE,     6,
16. EGL_BLUE_SIZE,      5,
17. EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,
18. EGL_NONE};
19. // Get default display connection
20. display = eglGetDisplay((EGLNativeDisplayType)EGL_DEFAULT_DISPLAY);
21. if ( display == EGL_NO_DISPLAY )
22. {
23. return EGL_FALSE;
24. }
25. // Initialize EGL display connection
26. eRetStatus = eglInitialize(display, &majorVer, &minorVer);
27. if( eRetStatus != EGL_TRUE )
28. {
29. return EGL_FALSE;
30. }
31. //Get a list of all EGL frame buffer configurations for a display
32. eRetStatus = eglGetConfigs (display, configs, 2, &numConfigs);
33. if( eRetStatus != EGL_TRUE )
34. {
35. return EGL_FALSE;
36. }
37. // Get a list of EGL frame buffer configurations that match specified attributes
38. eRetStatus = eglChooseConfig (display, cfg_attribs, configs, 2, &numConfigs);
39. if( eRetStatus != EGL_TRUE  || !numConfigs)
40. {
41. return EGL_FALSE;
42. }
43. // Create a new EGL window surface
44. surface = eglCreateWindowSurface(display, configs[0], eglWindow, NULL);
45. if (surface == EGL_NO_SURFACE)
46. {
47. return EGL_FALSE;
48. }
49. // Set the current rendering API (EGL_OPENGL_API, EGL_OPENGL_ES_API,EGL_OPENVG_API)
50. eRetStatus = eglBindAPI(EGL_OPENGL_ES_API);
51. if (eRetStatus != EGL_TRUE)
52. {
53. return EGL_FALSE;
54. }
55. // Create a new EGL rendering context
56. context = eglCreateContext (display, configs[0], EGL_NO_CONTEXT, context_attribs);
57. if (context == EGL_NO_CONTEXT)
58. {
59. return EGL_FALSE;
60. }
61. // Attach an EGL rendering context to EGL surfaces
62. eRetStatus = eglMakeCurrent (display, surface, surface, context);
63. if( eRetStatus != EGL_TRUE )
64. {
65. return EGL_FALSE;
66. }
67. //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.
68. eglSwapInterval(display,0);
69. // Return the context elements
70. esContext->eglDisplay = display;
71. esContext->eglSurface = surface;
72. esContext->eglContext = context;
73. return EGL_TRUE;
74. }

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：

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. // Create an empty shader object, which maintain the source code strings that define a shader
7. shader = glCreateShader ( type );
8. if ( shader == 0 )
9. return 0;
10. // Replaces the source code in a shader object
11. glShaderSource ( shader, 1, &shaderSrc, NULL );
12. // Compile the shader object
13. glCompileShader ( shader );
14. // Check the shader object compile status
15. glGetShaderiv ( shader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled );
16. if ( !compiled )
17. {
18. GLint infoLen = 0;
19. glGetShaderiv ( shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLen );
20. if ( infoLen > 1 )
21. {
22. char* infoLog = malloc (sizeof(char) * infoLen );
23. glGetShaderInfoLog ( shader, infoLen, NULL, infoLog );
24. esLogMessage ( "Error compiling shader:\n%s\n", infoLog );
25. free ( infoLog );
26. }
27. glDeleteShader ( shader );
28. return 0;
29. }
30. return shader;
31. }

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：

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

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：

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

4. 安装并执行Program（第三步）

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. // Set the viewport
8. glViewport ( 0, 0, esContext->width, esContext->height );
9. // Clear the color buffer
10. glClear ( GL_COLOR_BUFFER_BIT );
11. // Use the program object
12. glUseProgram ( userData->programObject );
13. // Load the vertex data
14. glVertexAttribPointer ( 0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, vVertices );
15. glEnableVertexAttribArray ( 0 );
16. glDrawArrays ( GL_TRIANGLES, 0, 3 );
17. eglSwapBuffers(esContext->eglDisplay, esContext->eglSurface);

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：

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<[-1,1]或[0,1]>：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：

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