Android OpenGL 开发—— EGL详解

2022-08-09 本文已影响0人 super可乐

前言

如果要使用OpenGl来自定义相机，EGL还是需要了解下的。

可能大多数开发者使用过OpengGL但是不知道EGL是什么？EGL的作用是什么？这其实一点都不奇怪，因为Android中的GlSurfaceView已经将EGL环境都给配置好了，你一直在使用，只是不知道他的存在罢了。

很多人可能在使用OpenGl ES渲染数据的时候都带着一个疑问，渲染的数据到底到哪里去了？没看到画布，Android中的自定义view不都是有画布的吗？

这篇文章就是为了解决这一系列问题而服务的。当然，如果你对自定义相机，音视频编码开发感兴趣，可以了解下我的开源项目AndroidCamera，其中包括视频人脸识别贴纸，美颜，分段录制，视频裁剪，视频帧处理，获取视频关键帧，视频旋转，添加滤镜，添加水印，合成Gif到视频等诸多功能，可以一起学习交流。

如果对OpenGL 不是很了解，阔以看看前篇：

EGL是什么？EGL是渲染API(如OpenGL, OpenGL ES, OpenVG)和本地窗口系统之间的接口。它处理图形上下文管理，表面/缓冲区创建，绑定和渲染同步，并使用其他Khronos API实现高性能，加速，混合模式2D和3D渲染OpenGL / OpenGL ES渲染客户端API OpenVG渲染客户端API原生平台窗口系统。这个稍微了解下就OK，你只要知道他是一个用来给OpenGl ES提供绘制界面的接口就可以了。

EGL的作用：

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。

这里关于EGL的介绍就讲这么多，如果你有兴趣的话你可以继续到这里去see yi seeUnderstanding Android EGL

2. EGL和OpenGl ES的关系

从上面的讲解我们基本上可以知道，EGL是为OpenGl提供绘制表面的。

对的，这就是OpenGl ES数据渲染画布所在了。想必到这里大家也清楚了渲染数据去处的问题了。

EGL还有什么用呢？EGL可以理解为OpenGl ES ES和设备之间的桥梁。完全可以这么理解。

3. EGL绘图的基本步骤

先上图，再说话。

简单讲解下各部分的作用：

Display(EGLDisplay) 是对实际显示设备的抽象。
Surface（EGLSurface）是对用来存储图像的内存区FrameBuffer 的抽象,包括Color Buffer,Stencil Buffer,Depth Buffer。
Context (EGLContext) 存储 OpenGL ES绘图的一些状态信息。

EGL的基本使用步骤：

首先我们需要知道绘制内容的目标在哪里，EGLDisplayer是一个封装系统屏幕的数据类型，通常通过eglGetDisplay方法来返回EGLDisplay作为OpenGl ES的渲染目标，eglGetDisplay()

 if ( (mEGLDisplay = EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY)) == EGL14.EGL_NO_DISPLAY) {
                throw new RuntimeException("unable to get EGL14 display");
            }

初始化显示设备，第一参数代表Major版本，第二个代表Minor版本。如果不关心版本号，传0或者null就可以了。初始化与 EGLDisplay 之间的连接：eglInitialize()

            if (!EGL14.eglInitialize(mEGLDisplay, 0, 0)) {
                throw new RuntimeException("unable to initialize EGL14");
            }

下面我们进行配置选项，使用eglChooseConfig()方法，Android平台的配置代码如下：

int[] attribList = {
                    EGL14.EGL_RED_SIZE, 8,
                    EGL14.EGL_GREEN_SIZE, 8,
                    EGL14.EGL_BLUE_SIZE, 8,
                    EGL14.EGL_ALPHA_SIZE, 8,
                    EGL14.EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL14.EGL_OPENGL_ES2_BIT,
                    EGL_RECORDABLE_ANDROID, 1,
                    EGL14.EGL_NONE
            };
            EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
            int[] numConfigs = new int[1];
            EGL14.eglChooseConfig(mEGLDisplay, attribList, 0, configs, 0, configs.length,
                    numConfigs, 0);

接下来我们需要创建OpenGl的上下文环境 EGLContext 实例，这里值得留意的是，OpenGl的任何一条指令都是必须在自己的OpenGl上下文环境中运行，我们可以通过eglCreateContext()方法来构建上下文环境：

    int[] attrib_list = {
                    EGL14.EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,
                    EGL14.EGL_NONE
            };
            mEGLContext = EGL14.eglCreateContext(mEGLDisplay, configs[0], EGL14.EGL_NO_CONTEXT,
                    attrib_list, 0);

eglCreateContext中的第三个参数可以传入一个EGLContext类型的变量，改变量的意义是可以与正在创建的上下文环境共享OpenGl资源，包括纹理ID,FrameBuffer以及其他Buffer资源。如果没有的话可以填写Null.

通过上面四步,获取OpenGl 上下文之后，说明EGL和OpenGl ES端的环境已经搭建完毕，也就是说OpengGl的输出我们可以获取到了。下面的步骤我们讲如何将EGl和设备屏幕连接起来。如果连接呢？当然，这时候我们就要使用EGLSurface了,我们通过EGL库提供eglCreateWindowSurface可以创建一个实际可以显示的surface.当然，如果需要离线的surface，我们可以通过eglCreatePbufferSurface创建。eglCreateWindowSurface()

     private EGLSurface mEGLSurface = EGL14.EGL_NO_SURFACE;
      int[] surfaceAttribs = {
                    EGL14.EGL_NONE
            };
            mEGLSurface = EGL14.eglCreateWindowSurface(mEGLDisplay, configs[0], mSurface,
                    surfaceAttribs, 0);

通过上面的步骤，EGL的准备工作做好了，一方面我们为OpenGl ES渲染提供了目标及上下文环境，可以接收到OpenGl ES渲染出来的纹理，另一方面我们连接好了设备显示屏（这里指SurfaceView或者TextureView）,接下来我们讲解如何在创建好的EGL环境下工作的。首先我们有一点必须要明确，OpenGl ES 的渲染必须新开一个线程，并为该线程绑定显示设备及上下文环境（Context）。因为前面有说过OpenGl指令必须要在其上下文环境中才能执行。所以我们首先要通过 eglMakeCurrent()方法来绑定该线程的显示设备及上下文。

EGL14.eglMakeCurrent(mEGLDisplay, mEGLSurface, mEGLSurface, mEGLContext);

当我们绑定完成之后，我们就可以进行RenderLoop循环了。这里简单说一下，EGL的工作模式是双缓冲模式，其内部有两个FrameBuffer(帧缓冲区，可以理解为一个图像存储区域)，当EGL将一个FrameBuffer显示到屏幕上的时候，另一个FrameBuffer就在后台等待OpenGl ES进行渲染输出。知道调用了eglSwapBuffers这条指令的时候，才会把前台的FrameBuffers和后台的FrameBuffer进行交换，这样界面呈现的就是OpenGl ES刚刚渲染的结构了。

mInputSurface.swapBuffers();

当然，在所有的操作都执行完之后，我们要销毁资源。特别注意，销毁资源必须在当前线程中进行，不然会报错滴。首先我们销毁显示设备（EGLSurface）,然后销毁上下文（EGLContext）,停止并释放线程，最后终止与EGLDisplay之间的链接，

 EGL14.eglDestroySurface(mEGLDisplay, mEGLSurface);
                EGL14.eglDestroyContext(mEGLDisplay, mEGLContext);
                EGL14.eglReleaseThread();
                EGL14.eglTerminate(mEGLDisplay);

4. GlSurfaceView源码中分析EGL

上面我们有提到过Android GlSurfaceView中已经帮忙配置好了EGL，下面我们来看下EGL在GLSurfaceView中的具体实现过程：我们平时使用GlSurfaceView怎么使用的呢？xml中布置，然后setRenderer(this),然后调用下setRenderMode()就OK了。特比简单。但是GlSurfaceView内部原理是什么呢？我们现在来一探究竟：

特别声明：下面所有代码皆为GlSurfaView中的源码。

  public void setRenderer(Renderer renderer) {
        checkRenderThreadState();
        if (mEGLConfigChooser == null) {
            mEGLConfigChooser = new SimpleEGLConfigChooser(true);
        }
        if (mEGLContextFactory == null) {
            mEGLContextFactory = new DefaultContextFactory();
        }
        if (mEGLWindowSurfaceFactory == null) {
            mEGLWindowSurfaceFactory = new DefaultWindowSurfaceFactory();
        }
        mRenderer = renderer;//为当前的View设置一个渲染器
        mGLThread = new GLThread(mThisWeakRef);
        //创建线程并开启
        mGLThread.start();
    }

setRenderer函数主要干了2件事，一个是给View设置一个渲染器对象二是创建并开启渲染线程。线程start后执行guardedRun，run函数一个while(true)循环，渲染数据。

 public void setRenderer(Renderer renderer) {
        checkRenderThreadState();
        if (mEGLConfigChooser == null) {
            mEGLConfigChooser = new SimpleEGLConfigChooser(true);
        }
        if (mEGLContextFactory == null) {
            mEGLContextFactory = new DefaultContextFactory();
        }
        if (mEGLWindowSurfaceFactory == null) {
            mEGLWindowSurfaceFactory = new DefaultWindowSurfaceFactory();
        }
        mRenderer = renderer;//为当前的View设置一个渲染器
        mGLThread = new GLThread(mThisWeakRef);
        //创建线程并开启
        mGLThread.start();
    }

到这里为止，是不是感觉特别熟悉？我们已经看到了onSurfaceCreated（），onSurfaceChanged（），onDrawFrame（）的回调了。在这些方法之前有个EglHelper类的创建，接下来进入EGL的配置环节。请系好安全带：

public void start(){
        ……
     mEglDisplay = mEgl.eglGetDisplay(EGL10.EGL_DEFAULT_DISPLAY);//1\. 获取 EGL Display 对象
        ……
        //2\. 初始化与 EGLDisplay 之间的连接
         if(!mEgl.eglInitialize(mEglDisplay, version)) {
                throw new RuntimeException("eglInitialize failed");
            }
         ……
           mEglConfig = view.mEGLConfigChooser.chooseConfig(mEgl, mEglDisplay);//3\. 获取 EGLConfig 对象
            /*
                * Create an EGL context. We want to do this as rarely as we can, because an
                * EGL context is a somewhat heavy object.
                */
                mEglContext = view.mEGLContextFactory.createContext(mEgl, mEglDisplay, mEglConfig);//4 创建 EGLContext 实例
               ……
 }

好了，后面的请按照上面EGL的绘制步骤并对照下GlSurfaceView的源码。老衲就不在这里啰嗦了。不要问我为什么？

总结

总结下，看完上面应该对开篇提到的问题有了比较明确的认识了，我相信你心中已经有答案了。总结点啥呢？还是说下感慨吧，学习编程的最好方式还是看源码吧，没有什么比阅读源码学习更有效了。今天重新看GlSurfaceView又有了与以往不同的理解。最后，如果你在自定义相机的学习上面有什么问题，可以给我留言，一块交流学习。微信公公众号：aserbao。

如果你在学习Android 自定义相机的开发，欢迎来我的开源项目AndroidCamera一起交流.

如果觉得文章写得好，麻烦点个赞，如果你觉得写的不好，欢迎留言批评指正，方便我及时复查修改。

作者：aserbao
链接：https://juejin.cn/post/7119673311792988168

Android OpenGL 开发—— EGL详解

前言

目录

1. 了解下什么是EGL?

2. EGL和OpenGl ES的关系

3. EGL绘图的基本步骤

4. GlSurfaceView源码中分析EGL

总结

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