Android OpenGL ES 离屏渲染（offscreen render）
通常在Android上使用OpenGL ES，都是希望把渲染后的结果显示在屏幕上，例如图片处理、模型显示等。这种情况下，只需要使用Android API中提供的GLSurfaceView类和Renderer类，在这两个类提供的初始化、回调函数中设置/编写相应的代码即可。不过，如果不希望把渲染结果显示在屏幕上，也就是所说的离屏渲染（offscreen render），这两个类就帮不上忙了。在此介绍一下如何在Android系统上做OpenGL ES 的离屏渲染。
1.基础知识
要想使用OpenGL ES，一般包括如下几个步骤：
（1）EGL初始化
（2）OpenGL ES初始化
（3）OpenGL ES设置选项&绘制
（4）OpenGL ES资源释放（可选）
（5）EGL资源释放
Android提供的GLSurfaceView和Renderer自动完成了（1）（5）两个部分，这部分只需要开发者做一些简单配置即可。另外（4）这一步是可选的，因为随着EGL中上下文的销毁，openGL ES用到的资源也跟着释放了。因此只有（2）（3）是开发者必须做的。这大大简化了开发过程，但是灵活性也有所降低，利用这两个类是无法完成offscreen render的。要想完成offscreen render其实也很简单，相信大家也都猜到了，只要我们把（1）~（5）都自己完成就可以了。后续部分的代码大部分都是C/C++，少部分是Java。
2.EGL初始化
EGL的功能是将OpenGL ES API和设备当前的窗口系统粘合在一起，起到了沟通桥梁的作用。不同设备的窗口系统千变万化，但是OpenGL ES提供的API却是统一的，所以EGL需要协调当前设备的窗口系统和OpenGL ES。下面EGL初始化的代码我是用C++写的，然后通过jni调用。Android在Java层面上也提供了对应的Java接口函数。
static EGLConfig eglConf; static EGLSurface eglSurface; static EGLContext eglCtx; static EGLDisplay eglDisp; JNIEXPORT void JNICALL Java_com_handspeaker_offscreentest_MyGles_init (JNIEnv*env,jobject obj) { // EGL config attributes const EGLint confAttr[] = { EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,// very important! EGL_SURFACE_TYPE,EGL_PBUFFER_BIT,//EGL_WINDOW_BIT EGL_PBUFFER_BIT we will create a pixelbuffer surface EGL_RED_SIZE, 8, EGL_GREEN_SIZE, 8, EGL_BLUE_SIZE, 8, EGL_ALPHA_SIZE, 8,// if you need the alpha channel EGL_DEPTH_SIZE, 8,// if you need the depth buffer EGL_STENCIL_SIZE,8, EGL_NONE }; // EGL context attributes const EGLint ctxAttr[] = { EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,// very important! EGL_NONE }; // surface attributes // the surface size is set to the input frame size const EGLint surfaceAttr[] = { EGL_WIDTH,512, EGL_HEIGHT,512, EGL_NONE }; EGLint eglMajVers, eglMinVers; EGLint numConfigs; eglDisp = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY); if(eglDisp == EGL_NO_DISPLAY) { //Unable to open connection to local windowing system LOGI("Unable to open connection to local windowing system"); } if(!eglInitialize(eglDisp, &eglMajVers, &eglMinVers)) { // Unable to initialize EGL. Handle and recover LOGI("Unable to initialize EGL"); } LOGI("EGL init with version %d.%d", eglMajVers, eglMinVers); // choose the first config, i.e. best config if(!eglChooseConfig(eglDisp, confAttr, &eglConf, 1, &numConfigs)) { LOGI("some config is wrong"); } else { LOGI("all configs is OK"); } // create a pixelbuffer surface eglSurface = eglCreatePbufferSurface(eglDisp, eglConf, surfaceAttr); if(eglSurface == EGL_NO_SURFACE) { switch(eglGetError()) { case EGL_BAD_ALLOC: // Not enough resources available. Handle and recover LOGI("Not enough resources available"); break; case EGL_BAD_CONFIG: // Verify that provided EGLConfig is valid LOGI("provided EGLConfig is invalid"); break; case EGL_BAD_PARAMETER: // Verify that the EGL_WIDTH and EGL_HEIGHT are // non-negative values LOGI("provided EGL_WIDTH and EGL_HEIGHT is invalid"); break; case EGL_BAD_MATCH: // Check window and EGLConfig attributes to determine // compatibility and pbuffer-texture parameters LOGI("Check window and EGLConfig attributes"); break; } } eglCtx = eglCreateContext(eglDisp, eglConf, EGL_NO_CONTEXT, ctxAttr); if(eglCtx == EGL_NO_CONTEXT) { EGLint error = eglGetError(); if(error == EGL_BAD_CONFIG) { // Handle error and recover LOGI("EGL_BAD_CONFIG"); } } if(!eglMakeCurrent(eglDisp, eglSurface, eglSurface, eglCtx)) { LOGI("MakeCurrent failed"); } LOGI("initialize success!"); }
代码比较长，不过大部分都是检测当前函数调用是否出错的，核心的函数只有6个，只要它们的调用没有问题即可：
eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY)
eglInitialize(eglDisp, &eglMajVers, &eglMinVers)
eglChooseConfig(eglDisp, confAttr, &eglConf, 1, &numConfigs)
eglCreatePbufferSurface(eglDisp, eglConf, surfaceAttr)
eglCreateContext(eglDisp, eglConf, EGL_NO_CONTEXT, ctxAttr)
eglMakeCurrent(eglDisp, eglSurface, eglSurface, eglCtx)
这些函数中参数的具体定义可以在这个网站找到： https://www.khronos.org/registry/egl/sdk/docs/man/
需要说明的是，eglChooseConfig(eglDisp, confAttr, &eglConf, 1, &numConfigs)中confAttr参数一定要有EGL_SURFACE_TYPE,EGL_PBUFFER_BIT这个配置，它决定了是渲染surface的类型，是屏幕还是内存。另外，还有一些选项和OpenGL ES版本有关，具体选用1.x还是2.x，这个视个人情况而定，我使用的是2.x。
3.OpenGL ES部分
为了方便说明，我把OpenGL ES部分都写在一起了，代码如下：
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_handspeaker_offscreentest_MyGles_draw (JNIEnv*env,jobject obj) { const char*vertex_shader=vertex_shader_fix; const char*fragment_shader=fragment_shader_simple; glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,1); glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0); glEnable(GL_DEPTH_TEST); glDepthFunc(GL_LESS); glCullFace(GL_BACK); glViewport(0,0,512,512); GLuint vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); glShaderSource(vertexShader,1,&vertex_shader,NULL); glCompileShader(vertexShader); GLuint fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER); glShaderSource(fragmentShader,1,&fragment_shader,NULL); glCompileShader(fragmentShader); GLuint program = glCreateProgram(); glAttachShader(program, vertexShader); glAttachShader(program, fragmentShader); glLinkProgram(program); glUseProgram(program); GLuint aPositionLocation =glGetAttribLocation(program, "a_Position"); glVertexAttribPointer(aPositionLocation,2,GL_FLOAT,GL_FALSE,0,tableVerticesWithTriangles); glEnableVertexAttribArray(aPositionLocation); //draw something glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,6); eglSwapBuffers(eglDisp,eglSurface); }
需要说明的是，绘制完成后，需要调用eglSwapBuffers(eglDisp,eglSurface)函数，因为在初始化EGL时默认设置的是双缓冲模式，即一份缓冲用于绘制图像，一份缓冲用于显示图像，每次显示时需要交换两份缓冲，把绘制好的图像显示出来。
上面openGL绘制需要的两个shader在此不写了，可供下载的demo里会有。
4.EGL资源释放
最后还差一个函数，用于EGL资源释放，代码如下：
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_handspeaker_offscreentest_MyGles_release (JNIEnv*env,jobject obj) { eglMakeCurrent(eglDisp, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_CONTEXT); eglDestroyContext(eglDisp, eglCtx); eglDestroySurface(eglDisp, eglSurface); eglTerminate(eglDisp); eglDisp = EGL_NO_DISPLAY; eglSurface = EGL_NO_SURFACE; eglCtx = EGL_NO_CONTEXT; }
5.总结
大功告成，其实吃透了openGL ES的原理后，整个过程还是很简单的。为了测试是否真的做到了offscreen render，我们把framebuffer中的图片保存成图片，来检测结果。代码如下：
RGBABuffer = IntBuffer.allocate(512 * 512); MyGles.release(); MyGles.init(); MyGles.draw(); RGBABuffer.position(0); GLES20.glReadPixels(0, 0, 512, 512,GLES20.GL_RGBA,GLES20.GL_UNSIGNED_BYTE,RGBABuffer); int[] modelData=RGBABuffer.array(); int[] ArData=new int[modelData.length]; int offset1, offset2; for (int i = 0; i < 512; i++) { offset1 = i * 512; offset2 = (512 - i - 1) * 512; for (int j = 0; j < 512; j++) { int texturePixel = modelData[offset1 + j]; int blue = (texturePixel >> 16) & 0xff; int red = (texturePixel << 16) & 0x00ff0000; int pixel = (texturePixel & 0xff00ff00) | red | blue; ArData[offset2 + j] = pixel; } } Bitmap modelBitmap = Bitmap.createBitmap(ArData,512,512,Bitmap.Config.ARGB_8888); saveBitmap(modelBitmap);
要注意的是，因为openGL ES framebuffer和图像通道的存储顺序不同，需要做一次ABGR到ARGB的转换。
一般来说，offscreen render的用处主要是做GPU加速，如果你的算法是计算密集型的，可以通过一些方法将其转化成位图形式，作为纹理（texture）载入到GPU显存中，再利用GPU的并行计算能力，对其进行处理，最后利用glReadPixels将计算结果读取到内存中。就说这么多吧，更多的用法还需要大家的发掘。
这里是demo下载链接
