学习OpenGL-ES: 1 - 像素、颜色、显存、初始化

1,隐喻

思考一下画家绘画的过程,首先要有一名懂得各种绘画技艺的画家,然后他需要一张画布,一些笔,一些颜料,一些辅助工具(尺、圆规、模板、橡皮、调色板等等),然后他在画布上绘制第一幅画,完成之后展示给人们看;在人们观赏第一幅画的时候,他可以在第二张画布上绘制第二幅画,绘制完成后收回第一幅画,将第二幅画展现给人们看;接着使用工具擦除第一幅画,在同一张画布上绘制第三幅画;周而复始,人们便看到了一幅接一幅的画。

对比OpenGL ES,各要素的对应关系大体如下:

画家:我们

笔、颜料、辅助工具:OpenGL ES API

画布:??? 

2,画布、像素、显存 

画布是画面的载体,而计算机图形总是展现在屏幕的某个矩形范围内,这个矩形就是其载体。我们用像素作为基本单位来描述这个矩形的大小,像素是屏幕显示画面的最小单位,可以近似的认为是一个有特定颜色特定大小(面积)的点。256 * 128表明这个矩形的长为256像素,高为128像素,这也是屏幕分辨率的定义(屏幕可视为一个最大的显示矩形)。所谓绘制就是用不同颜色的像素填充矩形,矩形的本质是一块内存(一般位于GPU上,称为显存),填充像素的本质就是向这块内存写入数据,这些数据描述了每个像素应该是什么颜色。(大部分显示器上)计算机画面最终都是作为像素点阵呈现的。

屏幕上一个10*10的矩形,对应着一块10*10的显存,总共有10*10 = 100个像素,那么这块显存有多大呢?这要看每个像素有多大,假设一个像素占用2个字节,那么显示10*10矩形所需用到的显存就是10*10*2=200字节。 如果一个像素占用4个字节,那么显存大小就是10*10*4 = 400字节。

3,颜色 

那么一个像素是如何描述某种特定的颜色的?有很多种方式,这里我们只谈最通用的RGB颜色模型。

人眼所看到的颜色本质上是光子撞击人眼产生,所有颜色都可以用RGB三原色(红、绿、蓝)按一定强度比例混合而成,显示器屏幕所展现的各种颜色,是所有像素的集合,而每个像素都会发出RGB三种颜色混合的光,只要通过某种特定方式控制这三种颜色的比例和光的强度,就达到了控制颜色显示的目的。

假设一个像素为两个字节,我们可以给这个像素任意一个值,比如0x3826,最终硬件驱动将会解析这个数值,将其转化为RGB的每个颜色分量的强度,按此激发屏幕像素,我们就看到了特定的一种颜色。因此这里需要有个约定,类似:0x1000代表100%的R,0%的G和B。这种约定称之为像素(颜色)格式(Pixel/Color Format)。 

Android中的像素格式在 PixelFormat类中描述,包括RGBA_8888,RGB_565等。这里的RGB_565表示每个像素有5个二进制位(bit)来表示R, 6 bits表示G,5 bits表示B,每个像素占用5+6+5 = 16 bits = 2字节。数值越大,表明对应的颜色(光)分量越强。比如:0x0000(RGB_565)代表没有任何颜色,即黑色。

4,绘制 

所以计算机绘画的本质就是选择一种像素格式,申请一块显存(画布),填充像素(颜色),绘制完成之后,通知计算机显示到屏幕上(按比例发射RGB光),最终就看到了所绘制的画面。之所以要先选择像素格式,是因为无论是所申请显存的大小,还是硬件驱动解析显存的方式,都是由像素格式决定的。

5,环境初始化 

 因此,在使用OpenGL ES绘制之前,所需要做的初始化工作就比较清晰了:

a, 选择像素格式。

b, 申请显存。

除此之外,还有一些初始化工作要做:

c, 选择显示设备(有些设备可能有不只一个显示器);

d, 选择某些特性,比如如果你打算画中国水墨画,你需要额外指定宣纸和毛笔。 

e, 创建上下文(Context),上下文本质上是一组状态的集合,描述了在某个特定时刻系统的状态, 用于处理暂停、恢复、销毁、重建等情况;

f, 指定当前的环境为绘制环境;比如你可能有多个环境,每个环境有不同参数,你需要在这些环境中切换(想象一下同时在两个显示器上绘制不同的画面),所以必须指定当前的绘制环境。

完成上述所有工作之后,就可以开始使用OpenGL ES API进行绘制了(所有器具准备完毕,画家开始作画)。 

6, EGL 

 由于像素格式、显示设备这些涉及到硬件,不同系统之间可能差异很大(比如有的系统不支持RGB_565),维护OpenGL ES 的khronos组织使用一个专门的抽象层(想起了一句名言 - 某种意义上的冷笑话:所有的计算机问题都可以通过添加一个抽象层来解决)来处理不同系统间的适配,从而保证了OpenGL ES本身的平台无关性,这个抽象层就是EGL.

权威资料见这里:http://www.khronos.org/egl 

EGL用来进行环境的初始化,包含了上面所描述的种种。 

关于EGL的详细说明将在下一篇文章中讲述,以Android为例。 

posted on 2013-02-21 10:55 kiffa 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

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