OpenGL ES2.0入门详解

时间:2022-12-28 21:44:43

引自:http://blog.csdn.net/wangyuchun_799/article/details/7736928

 1.决定你要支持的OpenGL ES的版本。目前,OpenGL ES包含1.1和2.0两个版本,iPhone 3G+和iPad开始支持OpenGL ES2.0。而且这两个版本之间的差异非常大,不仅仅在编程思想上,API之间的差距也很大。因此,如果你想使用OpenGL ES开发3D程序或游戏,那么首先就要决定使用哪个版本,还是说两个版本都支持。OpenGL ES定义了代表不同版本的宏:

  enum
{
kEAGLRenderingAPIOpenGLES1 = 1, //1.1版
kEAGLRenderingAPIOpenGLES2 = 2 //2.0版
}typedef NSUInteger EAGLRenderingAPI; 以iPhone代码为例,你可以通过以下方式判断用户设备所支持的OpenGL ES版本,如果支持2.0,就使用2.0进行渲染;如果仅支持1.1,则使用1.1版进行渲染: EAGLRenderingAPI api = kEAGLRenderingAPIOpenGLES2; //默认优先使用2.0版
m_context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:api]; //使用2.0版初始化EAGLContext
if (!m_context ) { //使用2.0版初始化EAGLContext失败
api = kEAGLRenderingAPIOpenGLES1; //将API设为1.1版
m_context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:api];//使用1.1版初始化EAGLContext
}
if (!m_context || ![EAGLContext setCurrentContext:m_context]) { //1.1版初始化失败,则释放内存
[self release];
return nil;
}
if (api == kEAGLRenderingAPIOpenGLES1) {
//使用1.1版开始渲染
}
else {
//使用2.0版开始渲染
}

  

2.你想让你的OpenGL ES程序跨手机平台运行么?Android、iPhone、windows phone手机系统是当前最主流的手机系统,如何才能让我们编写出来的程序可以跨平台运行呢?好消息是,这三个平台都支持OpenGL ES,而且都支持C++语言。也许你明白了,方法就是通过C++来封装OpenGL ES,尽量少用特定平台的耦合代码。这样我们就可以将封装的OpenGL ES引擎在不同的手机平台的使用,而且仅需要修改特定平台连接OpenGL ES的代码即可。

3.入门常见代码解析

3.1创建渲染缓冲区

  GLuint m_renderbuffer;//创建一个渲染缓冲区对象

    glGenRenderbuffers(1, &m_renderbuffer);//创建一个渲染缓冲区对象
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, m_renderbuffer);//将该渲染缓冲区对象绑定到管线上

  

3.2创建帧缓冲区

   GLuint m_framebuffer;//创建一个帧缓冲区对象

    glGenFramebuffers(1, &m_framebuffer);//创建一个帧染缓冲区对象
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, m_framebuffer);//将该帧染缓冲区对象绑定到管线上
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, m_renderbuffer);//将创建的渲染缓冲区绑定到帧缓冲区上,并使用颜色填充

  

3.3设置视口

glViewport(0, 0, width, height);//定义视口大小,说白了就是OpenGL ES窗口大小

 

3.4创建着色器

3.4.1创建一个空着色器

GLuint shaderHandle = glCreateShader(shaderType);//shaderType代表着色器的类型,可以是GL_VERTEX_SHADER(顶点着色器)或GL_FRAGMENT_SHADER(片元着色器)

3.4.2指定着色器源代码

  glShaderSource(shaderHandle, 1, &source, 0);// source代表要执行的源代码字符串数组,1表示源代码字符串数组的字符串个数是一个,0表示源代码字符串长度数组的个数为0个

3.4.3编译着色器

  glCompileShader(shaderHandle);//编译着色器

3.4.4检查编译是否成功

    GLint compileSuccess;
glGetShaderiv(shaderHandle, GL_COMPILE_STATUS, &compileSuccess);//查看编译着色器是否成功,可选的查询状态有L_DELETE_STATUS,GL_COMPILE_STATUS, GL_INFO_LOG_LENGTH, GL_SHADER_SOURCE_LENGTH //如果编译出错,则记录出错信息
if (compileSuccess == GL_FALSE) {
GLchar messages[256];
glGetShaderInfoLog(shaderHandle, sizeof(messages), 0, &messages[0]);
std::cout << messages;
exit(1);
}

3.5创建渲染源程序

3.5.1创建一个空源程序

GLuint programHandle = glCreateProgram();//创建一个渲染程序

3.5.2向源程序中添加着色器

    glAttachShader(programHandle, shaderHandle);//将着色器添加到程序中

3.5.3链接源程序

    glLinkProgram(programHandle);//你可能添加了多个着色器,链接程序

3.5.4检查链接程序是否成功

 GLint linkSuccess;
glGetProgramiv(programHandle, GL_LINK_STATUS, &linkSuccess);//查看连接是否成功 //链接失败记录失败信息 if (linkSuccess == GL_FALSE) {
GLchar message[256];
glGetProgramInfoLog(programHandle, sizeof(message), 0, &message[0]);
std::cout << message;
exit(1);
}

3.6顶点结构体

//此处定义了一个代表顶点的结构体,内部包含一个有两个点(x,y)组成的顶点的位置信息,和一个四个值(r, g, b, a)表示的颜色信息

struct Vertex{
float Position[2];
float Color[4];
};
//创建顶点数组,里面有6个顶点信息
const Vertex vertices[] = {
{{-0.5, -0.866}, {0.5, 1, 0.5, 1}},
{{0.5, -0.866}, {0.2, 0.6, 0.5, 1}},
{{0, 1}, {0.6, 0.1, 0.8, 1}},
{{0.5, -0.866}, {0.5, 0.5, 0.5, 1}},
{{1.5, -0.866}, {0.5, 0.5, 0.5, 1}},
{{1, 0.4}, {0.5, 0.5, 0.5, 1}}
};

3.7着色器

3.7.1顶点着色器

#define STRINGIFY(A) #A

const char *SimpleVertexShader = STRINGIFY(
attribute vec4 Position;//位置,vec4说明有4个点组成,attribute表示属性,由程序提供输入值
attribute vec4 SourceColor;//源颜色,RGBA
varying vec4 DestinationColor;//目标颜色,输出值,用来传递到片元着色器,vary表示可变传出变量
uniform mat4 Projection;//投影矩阵,mat4表示一个4*4的矩阵,uniform表示统一的,不变的,每个顶点都是固定的这个值
uniform mat4 Modelview;//模型矩阵
void main(void){
DestinationColor = SourceColor;//简单的将源颜色赋给目标颜色
gl_Position = Projection * Modelview * Position;//通过矩阵乘法获得目标位置,gl_Position是OpenGL ES内定的值,必须指定
}
);

3.7.2片元着色器

const char *SimpleFragmentShader = STRINGIFY(
varying lowp vec4 DestinationColor;//由顶点着色器传入,lowp表示低精度
void main(void){
gl_FragColor = DestinationColor;//片元颜色,gl_FragColor也是OpenGL ES内定的,必须指定
}
);

3.8开始渲染

3.8.1填充(清理)屏幕

glClearColor(0.1f, 0.9f, 0.5f, 1);//指定填充屏幕的RGBA值
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//指定要清除哪些缓冲区,GL_COLOR_BUFFER_BIT表示颜色缓冲区,GL_DEPTH_BUFFER_BIT表示深度缓冲区,GL_STENCIL_BUFFER_BIT表示模板缓冲区

3.8.2从着色器代码中获取属性信息

 GLuint m_simpleProgram = programHandle;    

    GLuint positionSlot = glGetAttribLocation(m_simpleProgram, "Position");//从着色器源程序中的顶点着色器中获取Position属性
GLuint colorSlot = glGetAttribLocation(m_simpleProgram, "SourceColor");//从着色器源程序中的顶点着色器中获取SourceColor属性

3.8.3开启顶点属性数组

glEnableVertexAttribArray(positionSlot);
glEnableVertexAttribArray(colorSlot);

3.8.4为着色器属性赋值

  GLsizei stride = sizeof(Vertex);//单个顶点的数据长度
const GLvoid *pCoords = &vertices[0].Position[0];//顶点数组中的位置数组首地址
const GLvoid *pColors = &vertices[0].Color[0];/顶点数组中的颜色数组首地址
glVertexAttribPointer(positionSlot, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, stride, pCoords);//为顶点着色器位置信息赋值,positionSlot表示顶点着色器位置属性(即,Position);2表示每一个顶点信息由几个值组成,这个值必须位1,2,3或4;GL_FLOAT表示顶点信息的数据类型;GL_FALSE表示不要将数据类型标准化(即fixed-point);stride表示数组中每个元素的长度;pCoords表示数组的首地址
glVertexAttribPointer(colorSlot, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, stride, pColors);//同上

3.8.5渲染顶点

GLsizei vertexCount = sizeof(vertices)/sizeof(Vertex);//顶点个数
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, vertexCount);//将顶点数组使用三角形渲染,GL_TRIANGLES表示三角形, 0表示数组第一个值的位置,vertexCount表示数组长度

3.8.6渲染完毕,关闭顶点属性数组

 glDisableVertexAttribArray(positionSlot);
glDisableVertexAttribArray(colorSlot);

4.OpenGL 1.1和2.0在编程上的区别

4.1函数命名上的区别

1.1版API函数和宏末尾通常都为加上OES(即OpenglES的缩写),2.0版本基本上都把这个后缀名给去掉了,如:

1.1API函数和宏:glBindRenderbufferOES(GL_RENDERBUFFER_OES, m_renderbuffer);

2.0API函数和宏:glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, m_renderbuffer);

4.2渲染方式不同

1.1版是基于不可编程管线,2.0版是基于可编程管线的,明显的差别是1.1不支持着色器而2.0支持着色器,如下:

1.1版将顶点渲染到屏幕上一般这样写:

glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    const float maxX = 2;
    const float maxY = 3;
    glOrthof(-maxX, maxX, -maxY, maxY, -1, 1);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

2.0版支持着色器,就不再这么渲染顶点了。将顶点属性和变换方式全部放在顶点着色器和片元着色器中,然后程序中通过着色器来渲染

4.3编写同样的程序API不同

如,同样是激活和关闭顶点数组,在1.1中是glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);和glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

但在2.0中,就变成了:glEnableVertexAttribArray(*);和glDisableVertexAttribArray(*);

差别的来源就在于1.1不使用着色器,而2.0使用着色器。

4.4编程难易程度不同。

1.1是基于不可编程管线的,因此,管线的各个组件都是写好的,我们仅需要调用即可。而2.0是基于可编程管线的,灵活性大大增加了,但是编写的难度和复杂度也增加了,因为什么功能都得自己写了。

5.着色器的使用流程

刚开始学习OpenGL ES2.0,对其着色器十分不感冒,什么是着色器,着色器该怎么使用,着色器包含哪些内容呢?

着色器就是一段包含着色信息的源代码字符串。通常着色器分为顶点着色器(Vertex Shader)和片元着色器(Fragment Shader),两个着色器分别写在不同的文件中,文件没有固定的后缀名,可以根据你自己的爱好写,但是最好能区别文件中写的是顶点着色器还是片元着色器,不然时间长了自己都不知道哪个文件中写的是什么信息了。如你可以给你的顶点着色器后缀名命名为:vert, ver, v, vsh等,给你的片元着色器后缀名命名为:frag, fra, f, fsh等。

着色器源代码和OpenGL源代码不是一起编译的,所以要特别强调我刚才说的“着色器是一段包含着色信息的源代码字符串”。所以,OpenGL源代码肯定是和工程一起编译的,但是着色器源代码是在运行期编译的。你可能会问,着色器的源代码是一个字符串怎么编译呢?所以OpenGL ES提供了一套运行期动态编译的流程:

(1)创建着色器:glCreateShader

(2)指定着色器源代码字符串:glShaderSource

(3)编译着色器:glCompileShader

(4)创建着色器可执行程序:glCompileShader

(5)向可执行程序中添加着色器:glAttachShader

(6)链接可执行程序:glLinkProgram

  

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