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OpenGL ES简述(1)

article 2024/9/29 9:37:01

OpenGL ES简述(1)

简述

这个章节我们会来介绍一下OpenGL ES，学习OpenGL ES主要是为了了解GPU为我们提供了怎样的能力，Android系统中使用的是OpenGL ES，但是核心是一样的，了解OpenGL ES后我们可以对Android渲染有更深的理解。
Android上我们知道我们是通过Canvas来描述一个View需要渲染成什么效果的，其实Canvas的指令最终都是由Vulkan实现的，而现在新版本中的Android，Vulkan也会将渲染指令转化成OpenGL ES的指令，以便使用GPU渲染得到硬件加速。而对于3D的渲染则是直接使用OpenGL ES来实现的。

OpenGL 是什么，OpenGL ES和OpenGL的区别是什么？说简单一点其实OpenGL就是一个图形渲染库，它提供了一套渲染图形的接口，它可以用来控制GPU，使用GPU来根据我们的指令渲染图像，所以它的实现需要显卡厂商来实现，它则是一套通用标准，显卡厂商都会遵循它的标准提供这样的接口能力。
而OpenGL ES则是为移动设备定制的OpenGL，是OpenGL的一个子集，他们的核心其实差不多，只是api有一些不同。
还有一个缩写EGL，EGL其实是OpenGL ES的一套封装，他的目的是跨平台，也就是说，EGL提供的接口是一套平台无关的接口，可以在不同的操作系统上使用，比如Android和Linux。

涉及的概念

顶点缓冲区
顶点就是几何中的点，两个点可以确定一个线，三个点可以绘制一个三角形。顶点缓冲区就是用于存储顶点的，这个缓冲区指的是显存（显卡内存），我们买显卡的时候经常会会说显存16G之类的，GPU会使用自己的内存，即显存。而我们调用OpenGL的逻辑是在CPU上的，所以OpenGL提供了方法，创建顶点缓冲区就是在显卡上分配内存，我们会将顶点数据先放到顶点缓冲区，后续告诉GPU以一定的格式去读取顶点数据。
顶点数据可以包含很多数据，位置，颜色，纹理等等，其实本质就是一段内存，想怎么用就看开发时候的需求，这个后面我们会详细讲。
着色器（shader）
着色器其实就是一段程序，只不过这段程序是给GPU执行的。
我们主要去了解顶点着色器和片段着色器。
在渲染的时候，每个像素都会执行一次顶点着色器和片段着色器，顶点着色器是用于计算位置信息的，而片段着色器是计算每个像素点需要渲染的颜色。
统一变量
统一变量用于CPU和GPU中的数据传递，顶点缓冲区的本质其实也是用于CPU和GPU的数据传递，区别就是统一变量每次渲染前设置后就是一个固定值，而顶点缓冲区每个顶点都可以设置一个值，这个描述可能有点难懂，后续我们在使用的时候会详细介绍。
纹理
纹理其实类似于Android里面的Bitmap，可以理解为图片，OpenGL如果需要渲染一张图片，则需要使用纹理来实现。
相机/投影
同样一个物体，我们在不同角度看，会不一样，我们的眼睛就好比一个相机，移动相机位置最终渲染的结果也会不同。另外OpenGL可以用来渲染3D图像，而我们最终呈现在屏幕上其实还是一个2D的图片，就需要一个透视的投影，2D的则是正交投影。其实这些都是通过一些线性代数的计算来获得结果的，通过将原来的坐标乘以一个特定的矩阵，进行一个映射得到结果。