从 OpenGL ES 入门到原理：全面的概念指南

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2024-02-19 05:17:44

走近 OpenGL ES

OpenGL ES 是一种为移动设备设计的轻量级图形 API。它以其高性能、跨平台兼容性和广泛的应用而闻名。通过 OpenGL ES，开发者可以创建交互式 3D 场景、渲染逼真的图像和动画。

OpenGL ES 的基础

要掌握 OpenGL ES，我们首先需要了解其基本概念：

上下文 (Context)： OpenGL ES 上下文是应用程序与 GPU 交互的接口。它管理渲染状态、资源和命令。
状态 (State)： OpenGL ES 状态是一组配置，控制着渲染管线中的行为。这些状态包括混合、深度测试、纹理过滤等。
缓冲区 (Buffer)： 缓冲区是存储数据的区域，例如顶点数据、索引数据或纹理数据。
着色器 (Shader)： 着色器是可编程的程序，负责执行顶点处理、片段处理和计算着色。

渲染管线

OpenGL ES 渲染管线是一个多阶段的过程，将顶点数据转换为屏幕上的像素：

顶点着色器 (Vertex Shader)： 处理顶点数据，执行变换、照明和计算法线等操作。
图元装配 (Primitive Assembly)： 将顶点连接成基元（如三角形或线条）。
光栅化 (Rasterization)： 将基元转换为屏幕上的片段（像素）。
片段着色器 (Fragment Shader)： 处理片段，执行光照计算、纹理采样和 alpha 混合等操作。
颜色混合 (Color Blending)： 将片段颜色与当前帧缓冲区中的颜色混合。
深度测试 (Depth Test)： 根据片段深度决定是否将其写入帧缓冲区。

入门示例

以下是一个使用 OpenGL ES 渲染三角形的示例代码：

// 初始化上下文
EGLint attribs[] = {
    EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,
    EGL_SURFACE_TYPE, EGL_WINDOW_BIT,
    EGL_NONE
};
EGLint contextAttribs[] = {
    EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,
    EGL_NONE
};
EGLDisplay display = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
EGLConfig config;
EGLint numConfigs;
eglChooseConfig(display, attribs, &config, 1, &numConfigs);
EGLSurface surface = eglCreateWindowSurface(display, config, nativeWindow, NULL);
EGLContext context = eglCreateContext(display, config, EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs);

// 编译着色器
const char *vertexShaderSource =
    "attribute vec4 vPosition;\n"
    "void main() {\n"
    "  gl_Position = vPosition;\n"
    "}\n";
const char *fragmentShaderSource =
    "precision mediump float;\n"
    "void main() {\n"
    "  gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);\n"
    "}\n";
GLuint vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
glCompileShader(vertexShader);
GLuint fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
glCompileShader(fragmentShader);

// 链接程序
GLuint program = glCreateProgram();
glAttachShader(program, vertexShader);
glAttachShader(program, fragmentShader);
glLinkProgram(program);

// 设置顶点数据
const float vertices[] = {
    -0.5f, -0.5f, 0.0f,
    0.5f, -0.5f, 0.0f,
    0.0f, 0.5f, 0.0f
};
GLuint vbo;
glGenBuffers(1, &vbo);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

// 绑定顶点属性
GLint positionAttrib = glGetAttribLocation(program, "vPosition");
glVertexAttribPointer(positionAttrib, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);
glEnableVertexAttribArray(positionAttrib);

// 渲染
glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glUseProgram(program);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

// 交换缓冲区
eglSwapBuffers(display, surface);