OpenGL 之EGL API 介绍

EGL介绍

EGL 是 OpenGL ES 和底层 Native 平台视窗系统之间的接口。OpenGL ES 本质上是一个图形渲染管线的状态机，而 EGL 则是用于监控这些状态以及维护 Frame buffer 和其他渲染 Surface 的外部层。EGL提供如下机制：

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

OpenGL ES的javax.microedition.khronos.openges包定义了平台无关的GL绘制指令,EGL(javax.microedition.khronos.egl)则定义了控制dispays,contexts以及surfaces的统一的平台接口.

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EGL 是 OpenGL ES 渲染 API 和本地窗口系统(native platform window system)之间的一个中间接口层，它主要由系统制造商实现。

为了让OpenGL ES能够绘制在当前设备上，我们需要EGL作为OpenGL ES与设备的桥梁。

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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域FrameBuffer的抽象,包括Color Buffer, Stencil Buffer, Depth Buffer.
Context(EGLContext)存储OpenGLES绘图的一些状态信息

使用EGL绘制的一般步骤:

获取EGLDisplay对象
初始化与EGLDisplay之间的连接
获取EGLConfig实例
创建EGLContext实例
创建EGLSurface实例
连接EGLContext和EGLSurface
使用GL指令绘制图形
断开并释放与EGLSurface关联的EGLContext对象
删除EGLSurface对象
删除EGLContext对象

终止与EGLDisplay之间的连接

EGL类型

EGLBoolean

EGL中的布尔类型。

typedef unsigned int EGLBoolean;

EGLDisplay

不透明类型，封装了与底层系统的交互，用于充当与原生窗口之间的接口。

typedef void * EGLDisplay;

EGLint

EGL整数类型。

typedef int32_t EGLint;

EGLNativeDisplayType

用于匹配原生窗口系统的显示类型。

typedef void * EGLNativeDisplayType;

EGL常量

布尔值

EGL_FALSE：条件为假
EGL_TRUE：条件为真
创建窗口的属性
EGL_RENDER_BUFFER：指定渲染所用的缓冲区

错误代码

EGL_SUCCESS：没有错误
EGL_NOT_INITIALIZED：没有初始化
EGL_BAD_ACCESS：数据访问失败
EGL_BAD_ALLOC：内存分配失败
EGL_BAD_ATTRIBUTE：错误的属性
EGL_BAD_CONFIG：错误的配置
EGL_BAD_CONTEXT：错误的上下文
EGL_BAD_CURRENT_SURFACE：当前Surface对象错误
EGL_BAD_DISPLAY：错误的设备对象
EGL_BAD_MATCH：无法匹配
EGL_BAD_NATIVE_PIXMAP：错误的像素图
EGL_BAD_NATIVE_WINDOW：错误的本地窗口对象
EGL_BAD_PARAMETER：错误的参数
EGL_BAD_SURFACE：错误的Surface对象
EGL_CONTEXT_LOST：上下文丢失
配置属性
EGL_ALPHA_SIZE：颜色缓冲区中的透明度分量的位数
EGL_ALPHA_MASK_SIZE：透明度掩码位数
EGL_BUFFER_SIZE：颜色缓冲区中颜色分量的位数
EGL_BLUE_SIZE：颜色缓冲区中的蓝色分量的位数
EGL_BIND_TO_TEXTURE_RGB：是否可以绑定RGB纹理
EGL_BIND_TO_TEXTURE_RGBA：是否可以绑定EGBA纹理
EGL_CONFIG_CAVEAT：注意事项
EGL_COLOR_BUFFER_TYPE：颜色缓冲区类型
EGL_CONFORMANT：创建的上下文是否兼容
EGL_CONFIG_ID：配置信息ID
EGL_DEPTH_SIZE：深度缓冲区位数
EGL_GREEN_SIZE：颜色缓冲区中的绿色分量的位数
EGL_LEVEL：帧缓冲区级别
EGL_LUMINANCE_SIZE：颜色缓冲区亮度位数
EGL_MAX_PBUFFER_HEIGHT：Pbuffer的最大高度
EGL_MAX_PBUFFER_PIXELS：Pbuffer的最大尺寸
EGL_MAX_PBUFFER_WIDTH：Pbuffer的最大宽度
EGL_MATCH_NATIVE_PIXMAP
EGL_MIN_SWAP_INTERVAL：最小缓冲区交换间隔
EGL_MAX_SWAP_INTERVAL：最大缓冲区交换间隔
EGL_NATIVE_RENDERABLE：是否可用原生渲染库渲染
EGL_NONE
EGL_NATIVE_VISUAL_ID：原生窗口系统的可视ID
EGL_NATIVE_VISUAL_TYPE：原生窗口系统的可视类型
EGL_RED_SIZE：颜色缓冲区中的红色分量的位数
EGL_RENDERABLE_TYPE：可渲染接口类型
EGL_STENCIL_SIZE：模板缓冲区位数
EGL_SAMPLES：每个像素的样本数量
EGL_SAMPLE_BUFFERS：可用多重采样缓冲区数量
EGL_SURFACE_TYPE：EGL表面类型
EGL_TRANSPARENT_TYPE：透明度类型
EGL_TRANSPARENT_BLUE_VALUE：透明的蓝色值
EGL_TRANSPARENT_GREEN_VALUE：透明的绿色值
EGL_TRANSPARENT_RED_VALUE：透明的红色值
显示设备对象
EGL_NO_DISPLAY：当前无可用设备
显示设备类型
EGL_DEFAULT_DISPLAY：默认为当前使用设备

EGL函数

eglChooseConfig

在初始化EGL时，我们需要列出并让EGL选择最合适的配置。

EGLBoolean eglChooseConfig(EGLDisplay dpy, const EGLint *attrib_list, EGLConfig *configs, EGLint config_size, EGLint *num_config);

dpy：已连接的设备
attrib_list：传入的配置信息数组
configs：保存返回的配置信息的数组
config_size：传入的配置数组的长度

num_config：保存返回的配置信息的数组的长度

EGLConfig config;
EGLint numConfigs = 0;
EGLint attribList[] =
      {
              EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES_BIT,
              EGL_RED_SIZE, 8,
              EGL_GREEN_SIZE, 8,
              EGL_BLUE_SIZE, 8,
              EGL_ALPHA_SIZE, 8,
              EGL_DEPTH_SIZE, 16,
              EGL_NONE
      };
if (!eglChooseConfig(context->eglDisplay, attribList, &config, 1, &numConfigs)) {
  return GL_FALSE;
}

eglCreateContext

渲染上下文是OpenGL ES的内部数据结构，包含操作所需的所有状态信息。例如程序中使用的顶点着色器或者片元着色器的引用。OpenGL ES必须有一个可用的上下文才能绘图。使用下面的函数可以创建一个上下文：

EGLContext eglCreateContext(EGLDisplay display, EGLConfig config, EGLContext shareContext, const EGLint *attribList);

display：指定显示连接
config：指定配置对象
shareContext：允许多个EGL上下文共享特定的数据，EGL_NO_CONTEXT参数表示没有共享
attribList：指定创建上下文使用的属性列表

return：创建的上下文对象

EGLint contextAttribs[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 3, EGL_NONE};
context->eglContext = eglCreateContext(context->eglDisplay, config, EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs);
if (context->eglContext == EGL_NO_CONTEXT) {
  return GL_FALSE;
}

eglCreateWindowSurface

一旦我们有了符合渲染需求的EGLConfig，就为窗口创建做好了准备。调用如下函数可以创建一个窗口。

EGLSurface eglCreateWindowSurface(EGLDisplay display, EGLConfig config, EGLNativeWindowType window,const EGLint *attribList);

display：已连接的设备对象
config：指定的配置对象
window：指定原生窗口对象
attriList：指定窗口的属性列表

return：EGL渲染区域对象
这个函数以我们到原生显示管理器的连接和前一步获得的EGLConfig为参数。此外，它需要原生窗口系统事先创建一个窗口。因为EGL是许多不同窗口系统和OpenGL ES之间的软件接口层。最后这个函数需要一个属性列表；但是，这个列表中的属性与参数属性不完全相同，并且额外使用到了创建窗口的属性。该函数在多种情况下都有可能失败。

context->eglSurface = eglCreateWindowSurface(context->eglDisplay, config, context->nativeWindow,
                                              NULL);
if (context->eglSurface == EGL_NO_SURFACE) {
  EGLint error;
  while((error = eglGetError()) != EGL_SUCCESS){
      switch(error) {
          case EGL_BAD_MATCH:{
              //提供的原生窗口不匹配或者不支持渲染
          }
          case EGL_BAD_CONFIG:{
              //系统不支持该配置
          }
          case EGL_BAD_NATIVE_WINDOW:{
              //提供的原生窗口无效
          }
          case EGL_BAD_ALLOC:{
              //无法为新的EGL分配资源或者该窗口已经被关联
          }
      }
  }
}

eglGetConfigAttrib

如果我们获获取了一个EGL配置对象，我们可以通过下列函数查询该对象中指定属性的值。

EGLBoolean eglGetConfigAttrib(EGLDisplay dpy, EGLConfig config, EGLint attribute, EGLint *value);

dpy：已连接的设备对象
config：待查询的配置对象
attribute：需要查询的参数属性
value：返回的查询结果
return：查询结果，如果attribute不是有效属性，则产生一个EGL_BAD_ATTRIBUTE错误。

eglGetConfigs

在初始化EGL之后，我们需要给EGL选择一组配置。

EGLBoolean eglGetConfigs(EGLDisplay dpy, EGLConfig *configs, EGLint config_size, EGLint *num_config);

dpy：已连接设备对象
configs：保存配置信息的列表
size：configs的长度
num_config：EGL返回的配置信息数量
return：查询结果状态
通常情况下，我们有两种方式使用该函数。首先，我们指定configs参数为NULL，此时EGL会查询所有可用的EGLConfigs数量并赋值给num_config，但此时不会有任何其他信息返回。

另外，我们也可以创建一个未初始化的EGLConfig，并作为函数的参数传入。此时，EGL将会查询不超过config_size数量的配置信息存入到configs，并通过num_config返回保存数据的数量。

eglGetDisplay

获得并与可用设备进行连接。

EGLDisplay eglGetDisplay(EGLNativeDisplayType display_id);

display_id：当前需要连接的设备类型
return：已经连接上的设备对象
```
EGLDisplay eglDisplay = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
```
eglGetError
EGL中大部分函数在成功时都会返回EGL_TRUE，否则返回EGL_FALSE。但是，我们仅从这个返回值上并不能看出错误原因是什么。如果想要明确的知道EGL的错误代码，应该调用下列函数。
```
EGLint eglGetError(void);
```
return：见 [EGL常量-错误代码]

eglInitialize

一般在成功打开设备连接之后需要初始化EGL。初始化过程将会对EGL内部的数据结构进行设置，然后返回EGL的主次版本号。

EGLBoolean eglInitialize(EGLDisplay dpy, EGLint *major, EGLint *minor);

dpy：指定EGL设备对象。
major：设备主版本号。
minor：设备次版本号。
```
GLint majorVersion;
GLint minorVersion;
if (!eglInitialize(eglDisplay, &majorVersion, &minorVersion)) {
  return EGL_FALSE;
}
```
eglMakeCurrent
因为一个应用程序可能创建多个EGLContext用作不同的用途，所以我们需要指定关联特定的EGLContext和渲染表面——这一过程被称为“指定当前上下文”。
```
EGLBoolean eglMakeCurrent(EGLDisplay display, EGLSurface draw, EGLSurface read, EGLContext context);
```
display：指定EGL显示设备
draw：指定EGL绘图表面
read：指定EGL读取表面
context：指定连接到该表面的渲染上下文
return：函数时候执行成功

EGL的基本使用步骤

1.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");
            }

2.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");
}

3.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);

3.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.

4.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);

5.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);

6.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();

7.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);

OpenGL 之EGL API 介绍

EGL介绍

EGL类型

EGLBoolean

EGLDisplay

EGLint

EGLNativeDisplayType

EGL常量

布尔值

创建窗口的属性

错误代码

配置属性

显示设备对象

显示设备类型

EGL函数

eglChooseConfig

eglCreateContext

eglCreateWindowSurface

eglGetConfigAttrib

eglGetConfigs

eglGetDisplay

eglGetError

eglInitialize

eglMakeCurrent

EGL的基本使用步骤

1.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()

2.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()

3.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：

3.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：

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