梳理Opengl，ES，3.0，介绍宏观着眼

OpenGL ES（OpenGL for Embedded Systems）是OpenGL的嵌入式系统版本，是一种图形库，用于在移动设备、游戏主机和其他嵌入式设备上实现2D和3D图形渲染。OpenGL ES 3.0是最新版本，引入了许多新功能和增强，提供更高的渲染质量和更强大的图形处理能力。

OpenGL ES 3.0相比于之前的版本具有以下特点：

1. 硬件要求：OpenGL ES 3.0要求设备具备OpenGL 3.3兼容的图形硬件。这意味着它可以在更先进的GPU上运行，并且可以提供更高质量的渲染效果。

2. 多重渲染目标（Multiple Render Targets）：OpenGL ES 3.0引入了多重渲染目标技术，使开发者能够将输出渲染到多个纹理或缓冲区中。这对于实现一些高级的图像处理效果（如多重阴影、屏幕空间环境光遮蔽等）非常有用。

3. 完全可编程的着色器：OpenGL ES 3.0支持可编程的顶点和像素着色器，开发者可以使用GLSL（OpenGL Shading Language）编写自定义的着色器程序，以实现更高级的渲染效果。

4. 浮点纹理：OpenGL ES 3.0支持使用浮点纹理，这意味着开发者可以在纹理中存储和处理浮点数值，从而实现更精确的计算和渲染。

5. ETC2纹理压缩：OpenGL ES 3.0引入了ETC2纹理压缩算法，可以将纹理数据压缩到更小的尺寸，从而节省内存并提高渲染性能。

6. 3D纹理：OpenGL ES 3.0支持3D纹理，开发者可以将纹理映射到3D对象上，实现更真实的场景效果。

在使用OpenGL ES 3.0进行开发时，通常的流程包括以下几个步骤：

1. 创建上下文（Context）：使用OpenGL ES 3.0之前，需要先创建一个OpenGL上下文，以便与GPU进行交互。上下文可以通过系统提供的API函数进行创建，一般需要在应用程序初始化时执行。

2. 编写着色器程序：开发者需要编写顶点着色器和像素着色器程序，用于定义对象的渲染方式。着色器程序通常使用GLSL语言编写，可以控制顶点坐标的变换、颜色的插值、纹理的采样以及其他图形处理操作。

3. 创建和绑定缓冲区：OpenGL ES 3.0使用缓冲区对象（Buffer Object）来管理顶点数据、索引数据和纹理数据。开发者需要创建并绑定相应的缓冲区对象，将数据传递给GPU进行处理。

4. 设置渲染状态：开发者可以通过OpenGL ES 3.0提供的API函数，设置渲染的状态，包括深度测试、剔除、混合等操作。这些状态会影响渲染结果的质量和呈现方式。

5. 执行渲染：将相关的渲染数据传递给GPU，并执行渲染命令，绘制对象到屏幕上。

除了上述基本步骤外，OpenGL ES 3.0还提供了许多其他的功能和扩展，如几何着色器、实例化渲染、纹理数组等。开发者可以根据实际需求选择合适的功能和扩展，以实现更复杂和高级的图形效果。

下面以一个简单的案例说明OpenGL ES 3.0的使用：

假设我们要在Android平台上绘制一个旋转的立方体。

首先，我们需要创建一个OpenGL ES 3.0的上下文，并在应用程序启动时进行初始化：

```java

GLSurfaceView glView = new GLSurfaceView(this);

glView.setEGLContextClientVersion(3);

glView.setRenderer(new MyRenderer());

```

然后，我们需要编写自定义的渲染器类MyRenderer，实现渲染的逻辑：

```java

public class MyRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {

private Cube cube;

@Override

public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {

cube = new Cube();

GLES30.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

}

@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 | GLES30.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

cube.draw();

}

}

```

在onSurfaceCreated()方法中，我们创建一个立方体对象cube，并设置清除颜色为黑色。

在onSurfaceChanged()方法中，我们设置视口的大小，以适应屏幕的大小。

在onDrawFrame()方法中，我们清除颜色缓冲区和深度缓冲区，并绘制立方体。

最后，我们需要实现一个Cube类，用于绘制立方体的顶点和纹理坐标：

```java

public class Cube {

private FloatBuffer vertexBuffer;

private FloatBuffer texCoordBuffer;

private int program;

private final float[] vertices = {

// 正面

-1.0f, -1.0f, 1.0f,

1.0f, -1.0f, 1.0f,

-1.0f, 1.0f, 1.0f,

1.0f, 1.0f, 1.0f,

...

};

private final float[] texCoords = {

0.0f, 0.0f,

1.0f, 0.0f,

0.0f, 1.0f,

1.0f, 1.0f,

...

}

public Cube() {

vertexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length * 4)

.order(ByteOrder.nativeOrder())

.asFloatBuffer()

.put(vertices);

vertexBuffer.position(0);

texCoordBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(texCoords.length * 4)

.order(ByteOrder.nativeOrder())

.asFloatBuffer()

.put(texCoords);

texCoordBuffer.position(0);

int vertexShader = loadShader(GLES30.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode);

int fragmentShader = loadShader(GLES30.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode);

program = GLES30.glCreateProgram();

GLES30.glAttachShader(program, vertexShader);

GLES30.glAttachShader(program, fragmentShader);

GLES30.glLinkProgram(program);

}

public void draw() {

GLES30.glUseProgram(program);

int positionHandle = GLES30.glGetAttribLocation(program, "a_Position");

int texCoordHandle = GLES30.glGetAttribLocation(program, "a_TexCoord");

GLES30.glEnableVertexAttribArray(positionHandle);

GLES30.glVertexAttribPointer(positionHandle, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 12, vertexBuffer);

GLES30.glEnableVertexAttribArray(texCoordHandle);

GLES30.glVertexAttribPointer(texCoordHandle, 2, GLES30.GL_FLOAT, false, 8, texCoordBuffer);

GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, vertices.length / 3);

GLES30.glDisableVertexAttribArray(positionHandle);

GLES30.glDisableVertexAttribArray(texCoordHandle);

}

private static int loadShader(int type, String shaderCode) {

int shader = GLES30.glCreateShader(type);

GLES30.glShaderSource(shader, shaderCode);

GLES30.glCompileShader(shader);

return shader;

}

}

```

在Cube的构造函数中，我们分别创建了顶点和纹理坐标的缓冲区，并加载了顶点着色器和片元着色器，创建了OpenGL程序。

在draw()方法中，我们首先使用program激活当前的OpenGL程序，并获取顶点和纹理坐标的属性位置。

接着，通过glEnableVertexAttribArray()和glVertexAttribPointer()函数，将顶点数据和纹理数据传递给GPU。

最后，我们使用glDrawArrays()函数绘制立方体。

这只是一个简单的示例，展示了OpenGL ES 3.0的基本用法。在实际开发中，会涉及到更多的功能和技术。开发者可以根据自己的需求，深入学习和应用OpenGL ES 3.0，实现更复杂和高级的图形效果。

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