OpenGL ES 绘制流程

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一.前言

OpenGL ES 是一种在嵌入式设备上运行的专门的 OpenGL 版本，它提供了强大的图形渲染功能，支持2D和3D图形的绘制。下面是使用C语言编写 OpenGL ES 绘制流程的一个简单示例

二.初始化 OpenGL ES

在使用 OpenGL ES 之前，需要先初始化 OpenGL ES 环境，以便后续的 OpenGL ES 函数可以正确地执行。通常，初始化 OpenGL ES 需要做以下几件事情：

• 1.创建一个 EGL 窗口
• 2.创建一个 OpenGL ES 上下文
• 3.置视口和投影矩阵

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//@Author:猿说编程
//@Blog(个人博客地址): www.codersrc.com
//@File:OpenGL ES 绘制流程
//@Time:2023/03/11 08:00
//@Motto:不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，程序人生的精彩需要坚持不懈地积累！
/*******************************************************************************************/ 
#include <EGL/egl.h>
#include <GLES2/gl2.h>
#include <stdio.h>
EGLDisplay display;
EGLSurface surface;
EGLContext context;
GLuint program;
void initOpenGL() {
    // 创建EGL窗口，并设置相关参数
    EGLDisplay display = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
    EGLint major, minor;
    eglInitialize(display, &major, &minor);
    EGLConfig config;
    EGLint numConfigs;
    EGLint attribs[] = {EGL_RED_SIZE, 8, EGL_GREEN_SIZE, 8, EGL_BLUE_SIZE, 8,
                        EGL_SURFACE_TYPE, EGL_WINDOW_BIT, EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT, EGL_NONE};
    eglChooseConfig(display, attribs, &config, 1, &numConfigs);
    EGLint format;
    eglGetConfigAttrib(display, config, EGL_NATIVE_VISUAL_ID, &format);
    // 创建OpenGL ES 上下文
    EGLSurface surface = eglCreateWindowSurface(display, config, window, NULL);
    EGLint contextAttribs[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, EGL_NONE};
    EGLContext context = eglCreateContext(display, config, EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs);
    // 设置视口和投影矩阵
    glViewport(0, 0, width, height);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    glOrtho(0, width, 0, height, -1, 1);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}
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#include <EGL/egl.h>
#include <GLES2/gl2.h>
#include <stdio.h>

EGLDisplay display;
EGLSurface surface;
EGLContext context;
GLuint program;

void initOpenGL() {
    // 创建EGL窗口，并设置相关参数
    EGLDisplay display = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
    EGLint major, minor;
    eglInitialize(display, &major, &minor);

    EGLConfig config;
    EGLint numConfigs;
    EGLint attribs[] = {EGL_RED_SIZE, 8, EGL_GREEN_SIZE, 8, EGL_BLUE_SIZE, 8,
                        EGL_SURFACE_TYPE, EGL_WINDOW_BIT, EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT, EGL_NONE};
    eglChooseConfig(display, attribs, &config, 1, &numConfigs);

    EGLint format;
    eglGetConfigAttrib(display, config, EGL_NATIVE_VISUAL_ID, &format);

    // 创建OpenGL ES 上下文
    EGLSurface surface = eglCreateWindowSurface(display, config, window, NULL);
    EGLint contextAttribs[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, EGL_NONE};
    EGLContext context = eglCreateContext(display, config, EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs);

    // 设置视口和投影矩阵
    glViewport(0, 0, width, height);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    glOrtho(0, width, 0, height, -1, 1);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}
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#include <EGL/egl.h>
#include <GLES2/gl2.h>
#include <stdio.h>

EGLDisplay display;
EGLSurface surface;
EGLContext context;
GLuint program;

void initOpenGL() {
    // 创建EGL窗口，并设置相关参数
    EGLDisplay display = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
    EGLint major, minor;
    eglInitialize(display, &major, &minor);

    EGLConfig config;
    EGLint numConfigs;
    EGLint attribs[] = {EGL_RED_SIZE, 8, EGL_GREEN_SIZE, 8, EGL_BLUE_SIZE, 8,
                        EGL_SURFACE_TYPE, EGL_WINDOW_BIT, EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT, EGL_NONE};
    eglChooseConfig(display, attribs, &config, 1, &numConfigs);

    EGLint format;
    eglGetConfigAttrib(display, config, EGL_NATIVE_VISUAL_ID, &format);

    // 创建OpenGL ES 上下文
    EGLSurface surface = eglCreateWindowSurface(display, config, window, NULL);
    EGLint contextAttribs[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, EGL_NONE};
    EGLContext context = eglCreateContext(display, config, EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs);

    // 设置视口和投影矩阵
    glViewport(0, 0, width, height);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    glOrtho(0, width, 0, height, -1, 1);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

三.编译和链接着色器程序

OpenGL ES 使用着色器程序来进行图形渲染。着色器程序由一个顶点着色器和一个片段着色器组成。其中，顶点着色器用于处理顶点属性，片段着色器用于处理像素颜色。编译和链接着色器程序需要做以下几件事情：

• 1.创建顶点着色器和片段着色器
• 2.编译着色器程序，并将编译错误输出到控制台
• 3.将顶点着色器和片段着色器链接到着色器程序中
• 4.检查链接错误，并将错误输出到控制台

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const char *vertexShaderSource = "attribute vec4 a_Position;\n"
                                 "attribute vec4 a_Color;\n"
                                 "varying vec4 v_Color;\n"
                                 "void main() {\n"
                                 "  gl_Position = a_Position;\n"
                                 "  v_Color = a_Color;\n"
                                 "}\n";
const char *fragmentShaderSource = "precision mediump float;\n"
                                   "varying vec4 v_Color;\n"
                                   "void main() {\n"
                                   "  gl_FragColor = v_Color;\n"
                                   "}\n";
GLuint vertexShader;
GLuint fragmentShader;
void initShaders() {
    // 创建顶点着色器并编译
    vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);
    // 检查编译错误
    GLint compiled;
    glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled);
    if (!compiled) {
        GLsizei len;
        glGetShaderiv(vertexShader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        char *log = (char *) malloc(len);
        glGetShaderInfoLog(vertexShader, len, &len, log);
        fprintf(stderr, "vertex shader compile error: %s\n", log);
        free(log);
    }
    // 创建片段着色器并编译
    fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);
    // 检查编译错误
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled);
    if (!compiled) {
        GLsizei len;
        glGetShaderiv(fragmentShader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        char *log = (char *) malloc(len);
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, len, &len, log);
        fprintf(stderr, "fragment shader compile error: %s\n", log);
        free(log);
    }
    // 创建着色器程序并链接
    program = glCreateProgram();
    glAttachShader(program, vertexShader);
    glAttachShader(program, fragmentShader);
    glLinkProgram(program);
    // 检查链接错误
    GLint linked;
    glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &linked);
    if (!linked) {
       GLsizei len;
       glGetProgramiv(program, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
       char *log = (char *) malloc(len);
       glGetProgramInfoLog(program, len, &len, log);
       fprintf(stderr, "shader program link error: %s\n", log);
       free(log);
    }
}
/*******************************************************************************************/
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const char *vertexShaderSource = "attribute vec4 a_Position;\n"
                                 "attribute vec4 a_Color;\n"
                                 "varying vec4 v_Color;\n"
                                 "void main() {\n"
                                 "  gl_Position = a_Position;\n"
                                 "  v_Color = a_Color;\n"
                                 "}\n";

const char *fragmentShaderSource = "precision mediump float;\n"
                                   "varying vec4 v_Color;\n"
                                   "void main() {\n"
                                   "  gl_FragColor = v_Color;\n"
                                   "}\n";

GLuint vertexShader;
GLuint fragmentShader;

void initShaders() {
    // 创建顶点着色器并编译
    vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);

    // 检查编译错误
    GLint compiled;
    glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled);
    if (!compiled) {
        GLsizei len;
        glGetShaderiv(vertexShader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        char *log = (char *) malloc(len);
        glGetShaderInfoLog(vertexShader, len, &len, log);
        fprintf(stderr, "vertex shader compile error: %s\n", log);
        free(log);
    }

    // 创建片段着色器并编译
    fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);

    // 检查编译错误
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled);
    if (!compiled) {
        GLsizei len;
        glGetShaderiv(fragmentShader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        char *log = (char *) malloc(len);
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, len, &len, log);
        fprintf(stderr, "fragment shader compile error: %s\n", log);
        free(log);
    }

    // 创建着色器程序并链接
    program = glCreateProgram();
    glAttachShader(program, vertexShader);
    glAttachShader(program, fragmentShader);
    glLinkProgram(program);

    // 检查链接错误
    GLint linked;
    glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &linked);
    if (!linked) {
       GLsizei len;
       glGetProgramiv(program, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
       char *log = (char *) malloc(len);
       glGetProgramInfoLog(program, len, &len, log);
       fprintf(stderr, "shader program link error: %s\n", log);
       free(log);
    }
}
/*******************************************************************************************/
//@Author:猿说编程
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const char *vertexShaderSource = "attribute vec4 a_Position;\n"
                                 "attribute vec4 a_Color;\n"
                                 "varying vec4 v_Color;\n"
                                 "void main() {\n"
                                 "  gl_Position = a_Position;\n"
                                 "  v_Color = a_Color;\n"
                                 "}\n";

const char *fragmentShaderSource = "precision mediump float;\n"
                                   "varying vec4 v_Color;\n"
                                   "void main() {\n"
                                   "  gl_FragColor = v_Color;\n"
                                   "}\n";

GLuint vertexShader;
GLuint fragmentShader;

void initShaders() {
    // 创建顶点着色器并编译
    vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);

    // 检查编译错误
    GLint compiled;
    glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled);
    if (!compiled) {
        GLsizei len;
        glGetShaderiv(vertexShader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        char *log = (char *) malloc(len);
        glGetShaderInfoLog(vertexShader, len, &len, log);
        fprintf(stderr, "vertex shader compile error: %s\n", log);
        free(log);
    }

    // 创建片段着色器并编译
    fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);

    // 检查编译错误
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled);
    if (!compiled) {
        GLsizei len;
        glGetShaderiv(fragmentShader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        char *log = (char *) malloc(len);
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, len, &len, log);
        fprintf(stderr, "fragment shader compile error: %s\n", log);
        free(log);
    }

    // 创建着色器程序并链接
    program = glCreateProgram();
    glAttachShader(program, vertexShader);
    glAttachShader(program, fragmentShader);
    glLinkProgram(program);

    // 检查链接错误
    GLint linked;
    glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &linked);
    if (!linked) {
       GLsizei len;
       glGetProgramiv(program, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
       char *log = (char *) malloc(len);
       glGetProgramInfoLog(program, len, &len, log);
       fprintf(stderr, "shader program link error: %s\n", log);
       free(log);
    }
}

四. 准备顶点数据

在 OpenGL ES 中，绘制图形需要指定顶点数据。通常，顶点数据包括顶点坐标、颜色、法线和纹理坐标等。准备顶点数据需要将顶点数据存储在一个缓冲区对象中，并使用 glVertexAttribPointer 函数指定顶点属性。

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//@Time:2023/03/11 08:00
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/*******************************************************************************************/
GLfloat vertices[] = {
    -0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, // 左下角，红色
    0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, // 右下角，绿色
    0.0f, 0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f // 上方，蓝色
};
GLuint vbo;
void initVertices() {
    // 创建缓冲区对象
    glGenBuffers(1, &vbo);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
    // 将顶点数据存储在缓冲区对象中
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
    // 指定顶点属性，并启用顶点属性
    GLint positionLoc = glGetAttribLocation(program, "a_Position");
    GLint colorLoc = glGetAttribLocation(program, "a_Color");
    glEnableVertexAttribArray(positionLoc);
    glVertexAttribPointer(positionLoc, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(GLfloat), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(colorLoc);
    glVertexAttribPointer(colorLoc, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(GLfloat), (void*)(3 * sizeof(GLfloat)));
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
}
/*******************************************************************************************/
//@Author:猿说编程
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//@File:OpenGL ES 绘制流程
//@Time:2023/03/11 08:00
//@Motto:不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，程序人生的精彩需要坚持不懈地积累！
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GLfloat vertices[] = {
    -0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, // 左下角，红色
    0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, // 右下角，绿色
    0.0f, 0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f // 上方，蓝色
};

GLuint vbo;

void initVertices() {
    // 创建缓冲区对象
    glGenBuffers(1, &vbo);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);

    // 将顶点数据存储在缓冲区对象中
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

    // 指定顶点属性，并启用顶点属性
    GLint positionLoc = glGetAttribLocation(program, "a_Position");
    GLint colorLoc = glGetAttribLocation(program, "a_Color");

    glEnableVertexAttribArray(positionLoc);
    glVertexAttribPointer(positionLoc, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(GLfloat), (void*)0);

    glEnableVertexAttribArray(colorLoc);
    glVertexAttribPointer(colorLoc, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(GLfloat), (void*)(3 * sizeof(GLfloat)));

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
}
/*******************************************************************************************/
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GLfloat vertices[] = {
    -0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, // 左下角，红色
    0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, // 右下角，绿色
    0.0f, 0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f // 上方，蓝色
};

GLuint vbo;

void initVertices() {
    // 创建缓冲区对象
    glGenBuffers(1, &vbo);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);

    // 将顶点数据存储在缓冲区对象中
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

    // 指定顶点属性，并启用顶点属性
    GLint positionLoc = glGetAttribLocation(program, "a_Position");
    GLint colorLoc = glGetAttribLocation(program, "a_Color");

    glEnableVertexAttribArray(positionLoc);
    glVertexAttribPointer(positionLoc, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(GLfloat), (void*)0);

    glEnableVertexAttribArray(colorLoc);
    glVertexAttribPointer(colorLoc, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(GLfloat), (void*)(3 * sizeof(GLfloat)));

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
}

准备好顶点数据后，即可使用 glDrawArrays 或 glDrawElements 函数绘制图形。其中，glDrawArrays 函数是按顺序绘制顶点，而 glDrawElements 函数则是按索引绘制顶点。

五.渲染图形

准备好顶点数据后，即可使用 glDrawArrays 或 glDrawElements 函数绘制图形。其中，glDrawArrays 函数是按顺序绘制顶点，而 glDrawElements 函数则是按索引绘制顶点。

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/*******************************************************************************************/
void render() {
    // 清除颜色缓冲区和深度缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    // 使用着色器程序
    glUseProgram(program);
    // 绑定缓冲区对象
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
    // 绘制图形
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
    // 解绑缓冲区对象
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    // 交换前后缓冲区
    eglSwapBuffers(display, surface);
}
/*******************************************************************************************/
//@Author:猿说编程
//@Blog(个人博客地址): www.codersrc.com
//@File:OpenGL ES 绘制流程
//@Time:2023/03/11 08:00
//@Motto:不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，程序人生的精彩需要坚持不懈地积累！
/*******************************************************************************************/

void render() {
    // 清除颜色缓冲区和深度缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    // 使用着色器程序
    glUseProgram(program);

    // 绑定缓冲区对象
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);

    // 绘制图形
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

    // 解绑缓冲区对象
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

    // 交换前后缓冲区
    eglSwapBuffers(display, surface);
}
/*******************************************************************************************/
//@Author:猿说编程
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//@File:OpenGL ES 绘制流程
//@Time:2023/03/11 08:00
//@Motto:不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，程序人生的精彩需要坚持不懈地积累！
/*******************************************************************************************/

void render() {
    // 清除颜色缓冲区和深度缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    // 使用着色器程序
    glUseProgram(program);

    // 绑定缓冲区对象
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);

    // 绘制图形
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

    // 解绑缓冲区对象
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

    // 交换前后缓冲区
    eglSwapBuffers(display, surface);
}

六.清理OpenGL ES

在使用完 OpenGL ES 后，需要清理 OpenGL ES 环境，以释放资源。

/*******************************************************************************************/
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//@Time:2023/03/11 08:00
//@Motto:不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，程序人生的精彩需要坚持不懈地积累！
/*******************************************************************************************/
void cleanup() {
    // 删除着色器程序
    glDeleteProgram(program);
    glDeleteShader(vertexShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);
    // 删除缓冲区对象
    glDeleteBuffers(1, &vbo);
    // 删除EGL上下文和窗口
    eglDestroyContext(display, context);
    eglDestroySurface(display, surface);
    eglTerminate(display);
}
/*******************************************************************************************/
//@Author:猿说编程
//@Blog(个人博客地址): www.codersrc.com
//@File:OpenGL ES 绘制流程
//@Time:2023/03/11 08:00
//@Motto:不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，程序人生的精彩需要坚持不懈地积累！
/*******************************************************************************************/


void cleanup() {
    // 删除着色器程序
    glDeleteProgram(program);
    glDeleteShader(vertexShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);

    // 删除缓冲区对象
    glDeleteBuffers(1, &vbo);

    // 删除EGL上下文和窗口
    eglDestroyContext(display, context);
    eglDestroySurface(display, surface);
    eglTerminate(display);
}
/*******************************************************************************************/
//@Author:猿说编程
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//@File:OpenGL ES 绘制流程
//@Time:2023/03/11 08:00
//@Motto:不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，程序人生的精彩需要坚持不懈地积累！
/*******************************************************************************************/


void cleanup() {
    // 删除着色器程序
    glDeleteProgram(program);
    glDeleteShader(vertexShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);

    // 删除缓冲区对象
    glDeleteBuffers(1, &vbo);

    // 删除EGL上下文和窗口
    eglDestroyContext(display, context);
    eglDestroySurface(display, surface);
    eglTerminate(display);
}

综上所述，这是一个简单的 OpenGL ES 绘制流程的例子，其中包括了初始化 OpenGL ES、编译和链接着色器程序、准备顶点数据、渲染图形和清理 OpenGL ES 等步骤。在实际应用中，可能还需要进行更多的操作，例如纹理加载、深度测试和光照计算等。

七.OpenGL ES 实战演示

1.Windows OpenGL ES 图像 lookup 色彩调整：源码下载

2.Windows OpenGL ES 色阶调节：源码下载

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