OpenGL ES渲染管線的示例分析

這篇文章主要為大家展示了“OpenGL ES渲染管線的示例分析”，內容簡而易懂，條理清晰，希望能夠幫助大家解決疑惑，下面讓小編帶領大家一起研究并學習一下“OpenGL ES渲染管線的示例分析”這篇文章吧。

渲染管線一般是由顯示芯片GPU內部處理圖形信號的并行處理單元組成，這些并行處理單元之間是獨立的，從另一個角度看，渲染管線實際上也是一系列繪制過程，這一系列過程的輸入是待繪制物體的相關描述信息，輸出的是要顯示的圖像幀數據。

OpenGL ES管線主要包括：

讀取頂點數據—>頂點著色器—>組裝圖元—>光柵化圖元—>片元著色器—>寫入幀緩沖區—>顯示到屏幕上

• 讀取頂點數據指的是將待繪制的圖形的頂點數據傳遞給渲染管線中。

• 頂點著色器最終生成每個定點的最終位置，執行頂點的各種變換，它會針對每個頂點執行一次，確定了最終位置后，OpenGL就可以把這些頂點集合按照給定的參數類型組裝成點，線或者三角形。

• 組裝圖元階段包括兩部分：圖元的組裝和圖元處理，圖元組裝指的是頂點數據根據設置的繪制方式參數結合成完整的圖元，例如點繪制方式中每個圖元就只包含一個點，線段繪制方式中每個圖源包含兩個點；圖元處理主要是剪裁以使得圖元位于視景體內部的部分傳遞到下一個步驟，視景體外部的部分進行剪裁。視景體的概念與投影有關。

• 光柵化圖元主要指的是將一個圖元離散化成可顯示的二維單元片段，這些小單元稱為片元。一個片元對應了屏幕上的一個或多個像素，片元包括了位置，顏色，紋理坐標等信息，這些值是由圖元的頂點信息進行插值計算得到的。

• 片元著色器為每個片元生成最終的顏色，針對每個片元都會執行一次。一旦每個片元的顏色確定了，OpenGL就會把它們寫入到幀緩沖區中。
  

在OpenGL ES2.0中主要的兩個部分就是上面的可編程頂點著色器和片段著色器。學習OpenGL ES主要是要了解渲染管線，了解CPU的渲染過程，主要編程工作在于頂點著色器和片元著色器的編寫。

繪制一個六邊形

效果如圖所示

六邊形類

public class SixShape {
 private FloatBuffer mVertexBuffer;
 private FloatBuffer mColorBuffer;
 private int mProgram;
 private int mPositionHandle;
 private int mColorHandle;
 private int muMVPMatrixHandle;

 public SixShape(float r) {
  initVetexData(r);
 }

 public void initVetexData(float r) {
  // 初始化頂點坐標
  float[] vertexArray = new float[8*3];
  // 初始化頂點顏色
  float[] colorArray=new float[8*4];
  int j = 0, k = 0;
  vertexArray[j++] = 0;
  vertexArray[j++] = 0;
  vertexArray[j++] = 0;

  colorArray[k++] = 1;
  colorArray[k++] = 1;
  colorArray[k++] = 1;
  colorArray[k++] = 0;
  for (int angle = 0; angle <= 360; angle += 60) {
   vertexArray[j++] = (float) (r*Math.cos(Math.toRadians(angle)));
   vertexArray[j++] = (float) (r*Math.sin(Math.toRadians(angle)));
   vertexArray[j++] = 0;

   colorArray[k++] = 1;
   colorArray[k++] = 0;
   colorArray[k++] = 0;
   colorArray[k++] = 0;
  }
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertexArray.length * 4);
  buffer.order(ByteOrder.nativeOrder());
  mVertexBuffer = buffer.asFloatBuffer();
  mVertexBuffer.put(vertexArray);
  mVertexBuffer.position(0);

  ByteBuffer cbb=ByteBuffer.allocateDirect(colorArray.length*4);
  cbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
  mColorBuffer=cbb.asFloatBuffer();
  mColorBuffer.put(colorArray);
  mColorBuffer.position(0);

  int vertexShader = loaderShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode);
  int fragmentShader = loaderShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode);

  mProgram = GLES20.glCreateProgram();
  GLES20.glAttachShader(mProgram, vertexShader);
  GLES20.glAttachShader(mProgram, fragmentShader);
  GLES20.glLinkProgram(mProgram);

  mPositionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aPosition");
  mColorHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aColor");
  muMVPMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uMVPMatrix");
 }

 public void draw(float[] mvpMatrix) {
  GLES20.glUseProgram(mProgram);
  // 將頂點數據傳遞到管線，頂點著色器
  GLES20.glVertexAttribPointer(mPositionHandle, 3, GLES20.GL_FLOAT, false, 3 * 4, mVertexBuffer);
  // 將頂點顏色傳遞到管線，頂點著色器
  GLES20.glVertexAttribPointer(mColorHandle, 4, GLES20.GL_FLOAT, false,4*4, mColorBuffer);
  // 將變換矩陣傳遞到管線
  GLES20.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle, 1, false, mvpMatrix, 0);
  GLES20.glEnableVertexAttribArray(mPositionHandle);
  GLES20.glEnableVertexAttribArray(mColorHandle);
  // 繪制圖元
  GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_FAN, 0, 8);
 }

 private int loaderShader(int type, String shaderCode) {
  int shader = GLES20.glCreateShader(type);
  GLES20.glShaderSource(shader, shaderCode);
  GLES20.glCompileShader(shader);
  return shader;
 }

 private String vertexShaderCode = "uniform mat4 uMVPMatrix;"
   + "attribute vec3 aPosition;"
   + "attribute vec4 aColor;"
   + "varying vec4 aaColor;"
   + "void main(){"
   + "gl_Position = uMVPMatrix * vec4(aPosition,1);"
   + "aaColor = aColor;"
   + "}";

 private String fragmentShaderCode = "precision mediump float;"
   + "varying vec4 aaColor;"
   + "void main(){"
   + "gl_FragColor = aaColor;"
   + "}";

}

六邊形View

public class SixView extends GLSurfaceView{

 public SixView(Context context) {
  super(context);
  setEGLContextClientVersion(2);
  setRenderer(new MyRender());
 }

 class MyRender implements GLSurfaceView.Renderer {
  private SixShape circle;

  @Override
  public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
   GLES20.glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 1);
   circle = new SixShape(0.5f);
   GLES20.glEnable(GLES20.GL_DEPTH_TEST);
  }

  // 投影矩陣
  private final float[] mProjectionMatrix = new float[16];
  // 視圖矩陣
  private final float[] mViewMatrix = new float[16];
  // 模型矩陣
  private final float[] mMMatrix = new float[16];
  private final float[] mViewProjectionMatrix = new float[16];
  private final float[] mMVPMatrix = new float[16];

  @Override
  public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
   GLES20.glViewport(0, 0, width, height);
   float ratio= (float) width / height;
   // 設置正交投影
   Matrix.orthoM(mProjectionMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 0, 5);
   // 設置視圖矩陣
   Matrix.setLookAtM(mViewMatrix, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 1, 0);
  }

  @Override
  public void onDrawFrame(GL10 gl) {
   GLES20.glClear( GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
   Matrix.multiplyMM(mViewProjectionMatrix, 0, mProjectionMatrix, 0, mViewMatrix, 0);
   // 設置模型矩陣
   Matrix.setIdentityM(mMMatrix, 0);
   Matrix.translateM(mMMatrix,0,0,0,1);
   Matrix.rotateM(mMMatrix, 0, 30, 0, 0, 1);
   Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mViewProjectionMatrix, 0, mMMatrix, 0);
   circle.draw(mMVPMatrix);
  }
 }

}

接下來在Activity中就可以使用這個View了。上面的例子雖然簡單，但是包括了使用OpenGL ES編程的主要流程，包括生成頂點數據，編寫頂點著色器，片元著色器，傳遞數據給頂點/片元著色器，這里最主要的就是著色器語言。此外包括投影，平移，旋轉等操作。

以上是“OpenGL ES渲染管線的示例分析”這篇文章的所有內容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內容對大家有所幫助，如果還想學習更多知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道！