OpenGL ES 3.0學(xué)習(xí)實(shí)踐
- android平臺(tái)下OpenGL ES 3.0從零開(kāi)始
- android平臺(tái)下OpenGL ES 3.0繪制純色背景
- android平臺(tái)下OpenGL ES 3.0繪制圓點(diǎn)乍钻、直線和三角形
- android平臺(tái)下OpenGL ES 3.0繪制彩色三角形
- android平臺(tái)下OpenGL ES 3.0從矩形中看矩陣和正交投影
- android平臺(tái)下OpenGL ES 3.0著色語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)(上)
- android平臺(tái)下OpenGL ES 3.0著色語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)(下)
- android平臺(tái)下OpenGL ES 3.0實(shí)例詳解頂點(diǎn)屬性肛循、頂點(diǎn)數(shù)組
- android平臺(tái)下OpenGL ES 3.0實(shí)例詳解頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象(VBO)和頂點(diǎn)數(shù)組對(duì)象(VAO)
- android平臺(tái)下OpenGLES3.0繪制立方體的幾種方式
目錄
頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象(VBO)
頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象(Vertex Buffer Object)
,簡(jiǎn)稱(chēng)VBO
银择。如果不使用頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象(VBO)
則是將頂點(diǎn)多糠、顏色、紋理坐標(biāo)等數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存(客戶內(nèi)存)當(dāng)中浩考,在每次進(jìn)行glDrawArxays
或者gIDrawElements
等繪圖調(diào)用時(shí)夹孔,必須從客戶內(nèi)存復(fù)制到圖形內(nèi)存。而頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象
使OpenGL ES 3.0應(yīng)用程序可以在高性能的圖形內(nèi)存中分配和緩存頂點(diǎn)數(shù)據(jù)怀挠,并從這個(gè)內(nèi)存進(jìn)行渲染析蝴,從而避免在每次繪制圖元的時(shí)候重新發(fā)送數(shù)據(jù)。不僅是頂點(diǎn)數(shù)據(jù)绿淋,描述圖元頂點(diǎn)索引闷畸、作為glDrawElements
參數(shù)傳遞的元素索引也可以緩存。
OpenGL ES 3.0支持兩類(lèi)緩沖區(qū)對(duì)象:數(shù)組緩沖區(qū)對(duì)象
和元素?cái)?shù)組緩沖區(qū)對(duì)象
吞滞。
GL_ARRAY_BUFFER
標(biāo)志指定的數(shù)組緩沖區(qū)對(duì)象用于創(chuàng)建保存頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)對(duì)象佑菩。
GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER
標(biāo)志指定的元素?cái)?shù)組緩沖區(qū)對(duì)象用于創(chuàng)建保存圖元索引的緩沖區(qū)對(duì)象。
OpenGL ES 3.0中的其他緩沖區(qū)對(duì)象類(lèi)型:統(tǒng)一變量緩沖區(qū)
裁赠、變換反饋緩沖區(qū)
殿漠、像素解包緩沖區(qū)
、像素包裝緩沖區(qū)
和復(fù)制緩沖區(qū)
佩捞。
OpenGL ES 3.0
建議應(yīng)用程序?qū)旤c(diǎn)屬性數(shù)據(jù)和元素索引使用頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象
绞幌。
基于之前的工程項(xiàng)目,新建VertexBufferRenderer.java
文件:
/**
* @anchor: andy
* @date: 2018-11-02
* @description: 頂點(diǎn)緩沖區(qū)
*/
public class VertexBufferRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
private static final String TAG = "VertexBufferRenderer";
private static final int VERTEX_POS_INDEX = 0;
private final FloatBuffer vertexBuffer;
private static final int VERTEX_POS_SIZE = 3;
private static final int VERTEX_STRIDE = VERTEX_POS_SIZE * 4;
private int mProgram;
/**
* 點(diǎn)的坐標(biāo)
*/
private float[] vertexPoints = new float[]{
0.0f, 0.5f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f
};
/**
* 緩沖數(shù)組
*/
private int[] vboIds = new int[1];
public VertexBufferRenderer() {
//分配內(nèi)存空間,每個(gè)浮點(diǎn)型占4字節(jié)空間
vertexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertexPoints.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
//傳入指定的坐標(biāo)數(shù)據(jù)
vertexBuffer.put(vertexPoints);
vertexBuffer.position(0);
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
//設(shè)置背景顏色
GLES30.glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f);
//編譯
final int vertexShaderId = ShaderUtils.compileVertexShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.vertex_buffer_shader));
final int fragmentShaderId = ShaderUtils.compileFragmentShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.fragment_buffer_shader));
//鏈接程序片段
mProgram = ShaderUtils.linkProgram(vertexShaderId, fragmentShaderId);
//1. 生成1個(gè)緩沖ID
GLES30.glGenBuffers(1, vboIds, 0);
//2. 綁定到頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)緩沖
GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, vboIds[0]);
//3. 向頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)緩沖送入數(shù)據(jù)
GLES30.glBufferData(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, vertexPoints.length * 4, vertexBuffer, GLES30.GL_STATIC_DRAW);
//4. 將頂點(diǎn)位置數(shù)據(jù)送入渲染管線
GLES30.glVertexAttribPointer(VERTEX_POS_INDEX, VERTEX_POS_SIZE, GLES30.GL_FLOAT, false, VERTEX_STRIDE, 0);
//5. 啟用頂點(diǎn)位置屬性
GLES30.glEnableVertexAttribArray(VERTEX_POS_INDEX);
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
GLES30.glViewport(0, 0, width, height);
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//6. 使用程序片段
GLES30.glUseProgram(mProgram);
//7. 開(kāi)始繪制三角形
GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLES, 0, 3);
//8. 解綁VBO
GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER,0);
}
}
頂點(diǎn)著色器
:
#version 300 es
layout (location = 0) in vec4 vPosition;
out vec4 vColor;
void main() {
gl_Position = vPosition;
gl_PointSize = 10.0;
vColor = vec4(0.2f,0.4f,0.6f,1.0f);
}
片段著色器
:
#version 300 es
precision mediump float;
in vec4 vColor;
out vec4 fragColor;
void main() {
fragColor = vColor;
}
運(yùn)行輸出:
GLES30.glDeleteBuffers
頂點(diǎn)數(shù)組對(duì)象(VAO)
加載頂點(diǎn)屬性的兩種不同方式:使用客戶頂點(diǎn)數(shù)組和使用頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象
一忱。
頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象優(yōu)于客戶頂點(diǎn)數(shù)組莲蜘,因?yàn)樗鼈兡軌驕p少CPU和GPU之間復(fù)制的數(shù)據(jù)量谭确,從而獲得更好的性能。在OpenGL ES 3.0
中引人了一個(gè)新特性票渠,使頂點(diǎn)數(shù)組的使用更加高效:頂點(diǎn)數(shù)組對(duì)象(VAO)
逐哈。
使用頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象
設(shè)置繪圖操作可能需要多次調(diào)用glBindBuffer
、glVertexAttribPointer
和 glEnableVertexAttribArray
问顷。為了更快地在頂點(diǎn)數(shù)組配置之間切換昂秃,OpenGL ES 3.0推出了頂點(diǎn)數(shù)組對(duì)象
。VAO
提供包含在 頂點(diǎn)數(shù)組/頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象配置之間切換所需要的所有狀態(tài)的單一對(duì)象杜窄。
OpenGLES 3.0中總是有一個(gè)活動(dòng)的頂點(diǎn)數(shù)組對(duì)象肠骆。之前的一些實(shí)例默認(rèn)都在頂點(diǎn)數(shù)組對(duì)象上操作(默認(rèn)VAO的ID為0)
。要?jiǎng)?chuàng)建新的頂點(diǎn)數(shù)組對(duì)象羞芍,可以使用glGenVertexArrays
方法哗戈。
還是基于之前的工程項(xiàng)目,新建VertexArrayRenderer.java
文件:
/**
* @anchor: andy
* @date: 2018-11-02
* @description:
*/
public class VertexArrayRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
private static final String TAG = "VertexBufferRenderer";
private static final int VERTEX_POS_INDEX = 0;
private final FloatBuffer vertexBuffer;
private static final int VERTEX_POS_SIZE = 3;
private static final int VERTEX_STRIDE = VERTEX_POS_SIZE * 4;
private int mProgram;
/**
* 點(diǎn)的坐標(biāo)
*/
private float[] vertexPoints = new float[]{
0.0f, 0.5f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f
};
/**
* 緩沖數(shù)組
*/
private int[] vaoIds = new int[1];
private int[] vboIds = new int[1];
public VertexArrayRenderer() {
//分配內(nèi)存空間,每個(gè)浮點(diǎn)型占4字節(jié)空間
vertexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertexPoints.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
//傳入指定的坐標(biāo)數(shù)據(jù)
vertexBuffer.put(vertexPoints);
vertexBuffer.position(0);
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
//設(shè)置背景顏色
GLES30.glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f);
//編譯
final int vertexShaderId = ShaderUtils.compileVertexShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.vertex_array_shader));
final int fragmentShaderId = ShaderUtils.compileFragmentShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.fragment_array_shader));
//鏈接程序片段
mProgram = ShaderUtils.linkProgram(vertexShaderId, fragmentShaderId);
//使用程序片段
GLES30.glUseProgram(mProgram);
//生成1個(gè)緩沖ID
GLES30.glGenVertexArrays(1, vaoIds, 0);
//綁定VAO
GLES30.glBindVertexArray(vaoIds[0]);
//1. 生成1個(gè)緩沖ID
GLES30.glGenBuffers(1, vboIds, 0);
//2. 向頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)緩沖送入數(shù)據(jù)把頂點(diǎn)數(shù)組復(fù)制到緩沖中
GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, vboIds[0]);
GLES30.glBufferData(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, vertexPoints.length * 4, vertexBuffer, GLES30.GL_STATIC_DRAW);
//3. 將頂點(diǎn)位置數(shù)據(jù)送入渲染管線
GLES30.glVertexAttribPointer(VERTEX_POS_INDEX, VERTEX_POS_SIZE, GLES30.GL_FLOAT, false, VERTEX_STRIDE, 0);
//啟用頂點(diǎn)位置屬性
GLES30.glEnableVertexAttribArray(VERTEX_POS_INDEX);
//4. 解綁VAO
GLES30.glBindVertexArray(0);
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
GLES30.glViewport(0, 0, width, height);
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//使用程序片段
GLES30.glUseProgram(mProgram);
//5. 綁定VAO
GLES30.glBindVertexArray(vaoIds[0]);
//6. 開(kāi)始繪制三角形
GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLES, 0, 3);
//7. 解綁VAO
GLES30.glBindVertexArray(0);
}
}
當(dāng)應(yīng)用程序結(jié)束一個(gè)或者多個(gè)頂點(diǎn)數(shù)組對(duì)象的使用時(shí)荷科,可以刪除它們。
void glDeleteVeitexAnays();
映射緩沖區(qū)對(duì)象
上面的兩個(gè)例子基本已經(jīng)了解了glBufferData
的使用纱注,應(yīng)用程序也可以將緩沖區(qū)對(duì)象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)映射到應(yīng)用程序的地址空間(也可以解除映射)畏浆。應(yīng)用程序映射緩沖區(qū)而不使用glBufferData或者glBufferSubData
加載數(shù)據(jù)的原因在于:
- 映射緩沖區(qū)可以減少應(yīng)用程序的內(nèi)存占用,因?yàn)榭赡苤恍枰鎯?chǔ)數(shù)據(jù)的一個(gè)副本狞贱。
- 在使用共享內(nèi)存的架構(gòu)上刻获,映射緩沖區(qū)返回GPU存儲(chǔ)緩沖區(qū)的地址空間的直接指針。
通過(guò)映射緩沖區(qū)瞎嬉,應(yīng)用程序可以避免復(fù)制步驟蝎毡,從而實(shí)現(xiàn)更好的更新性能。 glMapBufferRange
方法返回指向所有或者一部分(范圍)緩沖區(qū)對(duì)象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的Buffer
氧枣。 這個(gè)Buffer
可以供應(yīng)用程序使用沐兵,以讀取或者更新緩沖區(qū)對(duì)象的內(nèi)容。
Buffer GLES30.glMapBufferRange(int target,int offset,int length,int access);
訪問(wèn)標(biāo)志 | 描述 |
---|---|
GL_MAP_READ_BIT | 應(yīng)用程序?qū)姆祷氐闹羔樧x取 |
GL_MAP_WRITE_BIT | 應(yīng)用程序?qū)?xiě)人返回的指針 |
此外便监,應(yīng)用程序可以包含如下可選訪問(wèn)標(biāo)志:
訪問(wèn)標(biāo)志 | 描述 |
---|---|
GL_MAP_INVALIDATE_RANGE_BIT | 表示指定范圍內(nèi)的緩沖區(qū)內(nèi)容可以在返回指針之前由驅(qū)動(dòng)程序放棄扎谎。這個(gè)標(biāo)志不能與GL_MAP_READ_BIT 組合使用 |
GL_MAP_INVALIDATE_BUFFER_BIT | 表示整個(gè)緩沖區(qū)的內(nèi)容可以在返回指針之前由驅(qū)動(dòng)程序放棄。這個(gè)標(biāo)志不能與GL_MAP_READ_BIT 組合使用 |
GL_MAP_FLUSH_EXPLICIT_BIT | 表示應(yīng)用程序?qū)⒚鞔_地用glFlushMappedBufferRange 刷新對(duì)映射范圍子范圍的操作烧董。這個(gè)標(biāo)志不能與GL_MAP_WRITE_BIT 組合使用 |
GL一MAP一UNSYNCHRONIZED一BIT | 表示驅(qū)動(dòng)程序在返回緩沖區(qū)范圍的指針之前不需要等待緩沖對(duì)象上的未決操作毁靶。如果有未決的操作,則未決操作的結(jié)果和緩沖區(qū)對(duì)象上的任何未來(lái)操作都變?yōu)槲炊x |
基于SDK中的glMapBufferRange
返回的實(shí)際上是java.nio.Buffer
對(duì)象逊移,這個(gè)對(duì)象可以直接操作本地內(nèi)存预吆。
還是基于之前的工程項(xiàng)目,新建MapBufferRenderer.java
文件:
/**
* @anchor: andy
* @date: 2018-11-02
* @description: 映射緩沖區(qū)對(duì)象
*/
public class MapBufferRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
private static final String TAG = "VertexBufferRenderer";
private static final int VERTEX_POS_INDEX = 0;
private static final int VERTEX_POS_SIZE = 3;
private static final int VERTEX_STRIDE = VERTEX_POS_SIZE * 4;
private int mProgram;
/**
* 點(diǎn)的坐標(biāo)
*/
private float[] vertexPoints = new float[]{
0.0f, 0.5f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f
};
private int[] vboIds = new int[1];
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
//設(shè)置背景顏色
GLES30.glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f);
//編譯
final int vertexShaderId = ShaderUtils.compileVertexShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.vertex_map_buffer_shader));
final int fragmentShaderId = ShaderUtils.compileFragmentShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.fragment_map_buffer_shader));
//鏈接程序片段
mProgram = ShaderUtils.linkProgram(vertexShaderId, fragmentShaderId);
//1. 生成1個(gè)緩沖ID
GLES30.glGenBuffers(1, vboIds, 0);
//2. 向頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)緩沖送入數(shù)據(jù)把頂點(diǎn)數(shù)組復(fù)制到緩沖中
GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, vboIds[0]);
GLES30.glBufferData(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, vertexPoints.length * 4, null, GLES30.GL_STATIC_DRAW);
//3. 映射緩沖區(qū)對(duì)象
ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) GLES30.glMapBufferRange(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, 0, vertexPoints.length * 4, GLES30.GL_MAP_WRITE_BIT | GLES30.GL_MAP_INVALIDATE_BUFFER_BIT);
//4. 填充數(shù)據(jù)
buffer.order(ByteOrder.nativeOrder()).asFloatBuffer().put(vertexPoints).position(0);
//5. 將頂點(diǎn)位置數(shù)據(jù)送入渲染管線
GLES30.glVertexAttribPointer(VERTEX_POS_INDEX, VERTEX_POS_SIZE, GLES30.GL_FLOAT, false, VERTEX_STRIDE, 0);
//啟用頂點(diǎn)位置屬性
GLES30.glEnableVertexAttribArray(VERTEX_POS_INDEX);
//解除映射
GLES30.glUnmapBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER);
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
GLES30.glViewport(0, 0, width, height);
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//使用程序片段
GLES30.glUseProgram(mProgram);
//6. 開(kāi)始繪制三角形
GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLES, 0, 3);
GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL_ARRAY_BUFFER, 0);
}
}
頂點(diǎn)著色器
#version 300 es
layout (location = 0) in vec4 vPosition;
out vec4 vColor;
void main() {
gl_Position = vPosition;
gl_PointSize = 10.0;
vColor = vec4(0.1f,0.2f,0.3f,1.0f);
}
片段著色器
#version 300 es
precision mediump float;
in vec4 vColor;
out vec4 fragColor;
void main() {
fragColor = vColor;
}
取消映射glUnmapBuffer
方法如下:
//target 必須設(shè)置為 GL_ARRAY_BUFFER
boolean glUnmapBuffer(int target);
如果取消映射操作成功胳泉,則glUnmapBuffer
glUnmapBuffer返回true
拐叉,glMapBufferRange
返回的Buffer
在成功執(zhí)行取消映射之后不再可以使用觅够,如果頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)映射之后已經(jīng)破壞,glUnmapBuffer
將返回false
巷嚣,這可能是因?yàn)槠聊环直媛实淖兓龋琌penGL ES上下文使用多個(gè)屏幕或者導(dǎo)致映射內(nèi)存被拋棄的內(nèi)存不足事件所導(dǎo)致。
項(xiàng)目地址:
https://github.com/byhook/opengles4android
參考:
《OpenGL ES 3.0 編程指南第2版》
《OpenGL ES應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)踐指南Android卷》