OpenGL ES2.0入门详解

引自：http://blog.csdn.net/wangyuchun_799/article/details/7736928

 1.决定你要支持的OpenGL ES的版本。目前，OpenGL ES包含1.1和2.0两个版本，iPhone 3G+和iPad开始支持OpenGL ES2.0。而且这两个版本之间的差异非常大，不仅仅在编程思想上，API之间的差距也很大。因此，如果你想使用OpenGL ES开发3D程序或游戏，那么首先就要决定使用哪个版本，还是说两个版本都支持。OpenGL ES定义了代表不同版本的宏：

  enum
                    {
                        kEAGLRenderingAPIOpenGLES1 = 1,     //1.1版
                        kEAGLRenderingAPIOpenGLES2 = 2      //2.0版
                    }typedef NSUInteger EAGLRenderingAPI;

以iPhone代码为例，你可以通过以下方式判断用户设备所支持的OpenGL ES版本，如果支持2.0，就使用2.0进行渲染；如果仅支持1.1，则使用1.1版进行渲染：

                   EAGLRenderingAPI api = kEAGLRenderingAPIOpenGLES2;    //默认优先使用2.0版
                  m_context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:api];     //使用2.0版初始化EAGLContext
                  if (!m_context ) {            //使用2.0版初始化EAGLContext失败
                      api = kEAGLRenderingAPIOpenGLES1;        //将API设为1.1版
                      m_context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:api];//使用1.1版初始化EAGLContext
                  }
                  if (!m_context || ![EAGLContext setCurrentContext:m_context]) {     //1.1版初始化失败，则释放内存
                      [self release];
                      return nil;
                  }
                  if (api == kEAGLRenderingAPIOpenGLES1) {
                      //使用1.1版开始渲染
                  }
                  else {
                      //使用2.0版开始渲染
                  }

　　

2.你想让你的OpenGL ES程序跨手机平台运行么？Android、iPhone、windows phone手机系统是当前最主流的手机系统，如何才能让我们编写出来的程序可以跨平台运行呢？好消息是，这三个平台都支持OpenGL ES，而且都支持C++语言。也许你明白了，方法就是通过C++来封装OpenGL ES，尽量少用特定平台的耦合代码。这样我们就可以将封装的OpenGL ES引擎在不同的手机平台的使用，而且仅需要修改特定平台连接OpenGL ES的代码即可。

3.入门常见代码解析

3.1创建渲染缓冲区

  GLuint m_renderbuffer;//创建一个渲染缓冲区对象

    glGenRenderbuffers(1, &m_renderbuffer);//创建一个渲染缓冲区对象
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, m_renderbuffer);//将该渲染缓冲区对象绑定到管线上

　　

3.2创建帧缓冲区

   GLuint m_framebuffer;//创建一个帧缓冲区对象

    glGenFramebuffers(1, &m_framebuffer);//创建一个帧染缓冲区对象
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, m_framebuffer);//将该帧染缓冲区对象绑定到管线上
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, m_renderbuffer);//将创建的渲染缓冲区绑定到帧缓冲区上，并使用颜色填充

　　

3.3设置视口

glViewport(0, 0, width, height);//定义视口大小，说白了就是OpenGL ES窗口大小

 

3.4创建着色器

3.4.1创建一个空着色器

GLuint shaderHandle = glCreateShader(shaderType);//shaderType代表着色器的类型，可以是GL_VERTEX_SHADER（顶点着色器）或GL_FRAGMENT_SHADER（片元着色器）

3.4.2指定着色器源代码

  glShaderSource(shaderHandle, 1, &source, 0);// source代表要执行的源代码字符串数组，1表示源代码字符串数组的字符串个数是一个，0表示源代码字符串长度数组的个数为0个

3.4.3编译着色器

  glCompileShader(shaderHandle);//编译着色器

3.4.4检查编译是否成功

    GLint compileSuccess;
    glGetShaderiv(shaderHandle, GL_COMPILE_STATUS, &compileSuccess);//查看编译着色器是否成功，可选的查询状态有L_DELETE_STATUS,GL_COMPILE_STATUS, GL_INFO_LOG_LENGTH, GL_SHADER_SOURCE_LENGTH

//如果编译出错，则记录出错信息
    if (compileSuccess == GL_FALSE) {
        GLchar messages[256];
        glGetShaderInfoLog(shaderHandle, sizeof(messages), 0, &messages[0]);
        std::cout << messages;
        exit(1);
    }

3.5创建渲染源程序

3.5.1创建一个空源程序

GLuint programHandle = glCreateProgram();//创建一个渲染程序

3.5.2向源程序中添加着色器

    glAttachShader(programHandle, shaderHandle);//将着色器添加到程序中

3.5.3链接源程序

    glLinkProgram(programHandle);//你可能添加了多个着色器，链接程序

3.5.4检查链接程序是否成功

 GLint linkSuccess;
    glGetProgramiv(programHandle, GL_LINK_STATUS, &linkSuccess);//查看连接是否成功

//链接失败记录失败信息

    if (linkSuccess == GL_FALSE) {
        GLchar message[256];
        glGetProgramInfoLog(programHandle, sizeof(message), 0, &message[0]);
        std::cout << message;
        exit(1);
    }

3.6顶点结构体

//此处定义了一个代表顶点的结构体，内部包含一个有两个点（x，y）组成的顶点的位置信息，和一个四个值（r, g, b, a）表示的颜色信息

struct Vertex{
    float Position[2];
    float Color[4];
};
//创建顶点数组，里面有6个顶点信息
const Vertex vertices[] = {
    {{-0.5, -0.866}, {0.5, 1, 0.5, 1}},
    {{0.5, -0.866}, {0.2, 0.6, 0.5, 1}},
    {{0, 1}, {0.6, 0.1, 0.8, 1}},
    {{0.5, -0.866}, {0.5, 0.5, 0.5, 1}},
    {{1.5, -0.866}, {0.5, 0.5, 0.5, 1}},
    {{1, 0.4}, {0.5, 0.5, 0.5, 1}}
};

3.7着色器

3.7.1顶点着色器

#define STRINGIFY(A) #A

const char *SimpleVertexShader = STRINGIFY(
attribute vec4 Position;//位置，vec4说明有4个点组成，attribute表示属性，由程序提供输入值
attribute vec4 SourceColor;//源颜色，RGBA
varying vec4 DestinationColor;//目标颜色，输出值，用来传递到片元着色器，vary表示可变传出变量
uniform mat4 Projection;//投影矩阵，mat4表示一个4*4的矩阵，uniform表示统一的，不变的，每个顶点都是固定的这个值
uniform mat4 Modelview;//模型矩阵
void main(void){
    DestinationColor = SourceColor;//简单的将源颜色赋给目标颜色
    gl_Position = Projection * Modelview * Position;//通过矩阵乘法获得目标位置，gl_Position是OpenGL ES内定的值，必须指定
}
);

3.7.2片元着色器

const char *SimpleFragmentShader = STRINGIFY(
varying lowp vec4 DestinationColor;//由顶点着色器传入，lowp表示低精度
void main(void){
    gl_FragColor = DestinationColor;//片元颜色，gl_FragColor也是OpenGL ES内定的，必须指定
}
);

3.8开始渲染

3.8.1填充（清理）屏幕

glClearColor(0.1f, 0.9f, 0.5f, 1);//指定填充屏幕的RGBA值
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//指定要清除哪些缓冲区，GL_COLOR_BUFFER_BIT表示颜色缓冲区，GL_DEPTH_BUFFER_BIT表示深度缓冲区，GL_STENCIL_BUFFER_BIT表示模板缓冲区

3.8.2从着色器代码中获取属性信息

 GLuint m_simpleProgram = programHandle;    

    GLuint positionSlot = glGetAttribLocation(m_simpleProgram, "Position");//从着色器源程序中的顶点着色器中获取Position属性
    GLuint colorSlot = glGetAttribLocation(m_simpleProgram, "SourceColor");//从着色器源程序中的顶点着色器中获取SourceColor属性

3.8.3开启顶点属性数组

glEnableVertexAttribArray(positionSlot);
glEnableVertexAttribArray(colorSlot);

3.8.4为着色器属性赋值

  GLsizei stride = sizeof(Vertex);//单个顶点的数据长度
    const GLvoid *pCoords = &vertices[0].Position[0];//顶点数组中的位置数组首地址
    const GLvoid *pColors = &vertices[0].Color[0];/顶点数组中的颜色数组首地址
    glVertexAttribPointer(positionSlot, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, stride, pCoords);//为顶点着色器位置信息赋值，positionSlot表示顶点着色器位置属性（即，Position）；2表示每一个顶点信息由几个值组成，这个值必须位1，2，3或4；GL_FLOAT表示顶点信息的数据类型；GL_FALSE表示不要将数据类型标准化（即fixed-point）；stride表示数组中每个元素的长度；pCoords表示数组的首地址
    glVertexAttribPointer(colorSlot, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, stride, pColors);//同上

3.8.5渲染顶点

GLsizei vertexCount = sizeof(vertices)/sizeof(Vertex);//顶点个数
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, vertexCount);//将顶点数组使用三角形渲染，GL_TRIANGLES表示三角形， 0表示数组第一个值的位置，vertexCount表示数组长度

3.8.6渲染完毕，关闭顶点属性数组

 glDisableVertexAttribArray(positionSlot);
  glDisableVertexAttribArray(colorSlot);

4.OpenGL 1.1和2.0在编程上的区别

4.1函数命名上的区别

1.1版API函数和宏末尾通常都为加上OES（即OpenglES的缩写），2.0版本基本上都把这个后缀名给去掉了，如：

1.1API函数和宏：glBindRenderbufferOES(GL_RENDERBUFFER_OES, m_renderbuffer);

2.0API函数和宏：glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, m_renderbuffer);

4.2渲染方式不同

1.1版是基于不可编程管线，2.0版是基于可编程管线的，明显的差别是1.1不支持着色器而2.0支持着色器，如下：

在1.1版将顶点渲染到屏幕上一般这样写：

glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    const float maxX = 2;
    const float maxY = 3;
    glOrthof(-maxX, maxX, -maxY, maxY, -1, 1);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

2.0版支持着色器，就不再这么渲染顶点了。将顶点属性和变换方式全部放在顶点着色器和片元着色器中，然后程序中通过着色器来渲染

4.3编写同样的程序API不同

如，同样是激活和关闭顶点数组，在1.1中是glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);和glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

但在2.0中，就变成了：glEnableVertexAttribArray(*);和glDisableVertexAttribArray(*);

差别的来源就在于1.1不使用着色器，而2.0使用着色器。

4.4编程难易程度不同。

1.1是基于不可编程管线的，因此，管线的各个组件都是写好的，我们仅需要调用即可。而2.0是基于可编程管线的，灵活性大大增加了，但是编写的难度和复杂度也增加了，因为什么功能都得自己写了。

5.着色器的使用流程

刚开始学习OpenGL ES2.0，对其着色器十分不感冒，什么是着色器，着色器该怎么使用，着色器包含哪些内容呢？

着色器就是一段包含着色信息的源代码字符串。通常着色器分为顶点着色器（Vertex Shader）和片元着色器（Fragment Shader），两个着色器分别写在不同的文件中，文件没有固定的后缀名，可以根据你自己的爱好写，但是最好能区别文件中写的是顶点着色器还是片元着色器，不然时间长了自己都不知道哪个文件中写的是什么信息了。如你可以给你的顶点着色器后缀名命名为：vert, ver, v, vsh等，给你的片元着色器后缀名命名为：frag, fra, f, fsh等。

着色器源代码和OpenGL源代码不是一起编译的，所以要特别强调我刚才说的“着色器是一段包含着色信息的源代码字符串”。所以，OpenGL源代码肯定是和工程一起编译的，但是着色器源代码是在运行期编译的。你可能会问，着色器的源代码是一个字符串怎么编译呢？所以OpenGL ES提供了一套运行期动态编译的流程：

（1）创建着色器：glCreateShader

（2）指定着色器源代码字符串：glShaderSource

（3）编译着色器：glCompileShader

（4）创建着色器可执行程序：glCompileShader

（5）向可执行程序中添加着色器：glAttachShader

（6）链接可执行程序：glLinkProgram