相关文章：Android OpenGL ES视频渲染（二）EGL+OpenGL

Android中视频渲染有几种方式，之前的文章使用的是nativewindow（包括softwareRender）。今天介绍另一总视频渲染的方式——OpenGL ES。 阅读本文之前需要对OpenGL有一定的了解，可以参考https://www.jianshu.com/p/99daa25b4573

在Android中使用OpenGL的方法有两种，一种是在native层使用EGL+OpenGL来实现，另一种则是GLSurfaceView。 本文将使用GLSurfaceView+MediaPlayer实现播放，并通过OpenGL进行简单的滤镜处理，以此来说明如何使用GLSurfaceView。

题外话：nativewindow和OpenGL渲染视频的代码，可以参考ijkplayer的实现。

OpenGL引擎渲染图像的流程比较复杂，简单来说是以下几步。（引用自https://www.jianshu.com/p/99daa25b4573） 但我们最主要先了解顶点处理阶段及片元处理阶段。

阶段一：指定几何对象 所谓几何对象，就是点，直线，三角形，这里将根据具体执行的指令绘制几何图元。比如，OpenGL提供给开发者的绘制方法glDrawArrays,这个方法里的第一个参数是mode,就是制定绘制方式，可选值有一下几种。

GL_POINT:以点的形式进行绘制，通常用在绘制粒子效果的场景中。 GL_LINES:以线的形式进行绘制，通常用在绘制直线的场景中。 GL_TRIANGLE_STRIP:以三角形的形式进行绘制，所有二维图像的渲染都会使用这种方式。

阶段二：顶点处理 不论以上的几何对象是如何指定的，所有的几何数据都将会经过这个阶段。这个阶段所做的操作就是，根据模型视图和投影矩阵进行变换来改变顶点的位置，根据纹理坐标与纹理矩阵来改变纹理坐标的位置，如果涉及三维的渲染，那么这里还要处理光照计算与法线变换。 一般输出是以gl_Position来表示具体的顶点位置的，如果是以点来绘制几何图元，那么还应该输出gl_PointSize。

阶段三：图元组装 在经过阶段二的顶点处理操作之后，还是纹理坐标都是已经确定好了的。在这个阶段，顶点将会根据应用程序送往图元的规则（如GL_POINT、GL_TRIANGLE_STRIP）,将纹理组装成图元。

阶段四：栅格化操作 由阶段三传递过来的图元数据，在此将会分解成更小的单元并对应于帧缓冲区的各个像素。这些单元称为片元，一个片元可能包含窗口颜色、纹理坐标等属性。片元的属性是根据顶点坐标利用插值来确定的，这就是栅格化操作，也就是确认好每一个片元是什么。

阶段五：片元处理 通过纹理坐标取得纹理（texture）中相对应的片元像素值（texel）,根据自己的业务处理（比如提亮、饱和度调节、对比度调节、高斯模糊）来变换这个片元的颜色。这里的输出是gl_FragColor,用于表示修改之后的像素的最终结果。

阶段六：帧缓冲操作 该阶段主要执行帧缓冲的写入操作，这也是渲染管线的最后一步，负责将最终的像素值写入到帧缓冲区中。

OpenGL ES提供了可编程的着色器来代替渲染管线的某个阶段。 Vertex Shader(顶点着色器)用来替代顶点处理阶段。 Fragment Shader(片元着色器，又称为像素着色器)用来替换片元处理阶段。

简单来讲就是OpenGL会在顶点着色器确定顶点的位置,然后这些顶点连起来就是我们想要的图形。接着在片元着色器里面给这些图形上色:

GLSurfaceView看名字就是可以使用OpenGL的SurfaceView，也确实如此，它继承自SurfaceView，具备SurfaceView的特性，并加入了EGL的管理，它自带了一个GLThread绘制线程（EGLContext创建GL环境所在线程即为GL线程），绘制的工作直接通过OpenGL在绘制线程进行，不会阻塞主线程，绘制的结果输出到SurfaceView所提供的Surface上。 所以为什么我们不直接用surfaceView来进行播放呢？有以下两个好处：

创建一个GLSurfaceView用来承载视频 ->设置render（实现OpenGL着色器代码） ->创建SurfaceTexture，绑定的外部Texture ->将SurfaceTexture的surface设置给MediaPlayer，启动播放 ->在render的onDrawFrame中更新Texture，绘制新画面。

其中，render是最核心部分。

创建GLSurfaceView后，设置其OpenGL版本为2.0，然后设置render。下面介绍MyGLRender。

render需要实现GLSurfaceView.Renderer的三个接口：

onSurfaceCreated进行渲染程序的初始化，创建Surface，启动MediaPlayer

initGLProgram()中创建顶点着色器和片元着色器代码，一步步看：

顶点着色器

OpenGL会将每个顶点的坐标传递给顶点着色器，我们可以在这里改变顶点的位置。例如我们给每个顶点都加上一个偏移,就能实现整个图形的移动。

aPosition为顶点坐标，赋值给gl_Position ，表示物体位置，构成图元，可由外部传入。 aTexCoord为纹理坐标，纹理坐标描述纹理该如何在图元上贴图，可由外部传入。 vTexCoord为最终要传递给片元着色器的纹理坐标，为什么要在aTexCoord的基础上进行矩阵转换呢？这是因为计算机图像坐标与纹理坐标的表示是不一致的。如下图：

因为我们使用的texture是从外部得到的，其对应的是计算机坐标系，所以需要矩阵转换，这个矩阵可通过SurfaceTexture.getTransformMatrix函数获取到。

片元着色器

片元着色器要注意的是#extension GL_OES_EGL_image_external : require，因为使用的是外部纹理samplerExternalOES类型的纹理sTexture，所以需要加上。 vTexCoord是从顶点着色器传过来的纹理坐标。 texture2D函数可以从该坐标获取到对应的颜色，这里我们加入了颜色转换矩阵uColorMatrix，这样就能进行一些效果处理。最后将颜色赋值给gl_FragColor。

颜色效果矩阵如下：

创建渲染程序 如何将两个着色器代码替换到渲染管线中呢，基本流程如下图： 编译shader程序（compileShader代码）

创建渲染程序（buildProgram代码）

最后调用glUseProgram，传入渲染程序的ID就可以了。

代码如下：

填充顶点坐标及纹理坐标 完成顶点着色器及片元着色器后，创建渲染程序，接下来我们要填充顶点信息： 顶点着色器中，aPosition表示物体位置坐标，坐标系中x轴从左到右是从-1到1变化的，y轴从下到上是从-1到1变化的，物体的中心点恰好是（0，0）的位置。 aTexCoord描述纹理坐标（如上图OpenGL二维纹理坐标），我们现在要把纹理按照，左下->右下->左上->右上的顺序，贴到物体上。所以对应的顶点坐标及纹理坐标数据为：

通过 GLES20.glEnableVertexAttribArray及GLES20.glVertexAttribPointer两个函数，完成顶点信息设置。

设置颜色效果 通过glGetUniformLocation获取到uColorMatrix矩阵的句柄，将颜色矩阵设赋值给它就行。这样就会在片元着色器中生效。

完整代码：

glGenTextures创建Texture，我们使用的是外部纹理，所以只需要一个即可。 glBindTexture绑定纹理，要注意这里需要设置GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES标志。 glTexParameterf设置一些属性，这里设置的是缩放的算法。 然后根据mTextureID创建SurfaceTexture，然后创建Surface，Surface就可以设置给MeidaPlayer。

完整代码：

没什么可以说道的，就是把上面创建的surface设置给播放器，同步的prepare，加上start。

上面创SurfaceTexture时通过setOnFrameAvailableListener设置了监听器，监听纹理的更新，更新了，我们就设置isFrameUpdate为true。 onDrawFrame是render进行绘制时会调用，当isFrameUpdate为true，意味着我们可以进行绘制了。

先通过SurfaceTexture.updateTexImage()更新纹理，然后glViewport设置绘制的窗口大小。

OpenGL虽然是在Surface上绘制,但我们可以不铺满整个Surface,可以只在它的某部分绘制，例如我们可以用下面代码只用TextureSurface的左下角的四分之一去显示OpenGL的画面:

我们这里还是铺满整个View，宽高可以在onSurfaceChanged中获取到。

绘制前先清除上一帧，

当然这里还可以再清空片元着色器的外部纹理。

设置纹理变换矩阵，矩阵在SurfaceTexture.getTransformMatrix获取到 激活绑定纹理，然后就可以绘制了。 绘制采用的三角形方式GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);

render缺省模式是 RENDERMODE_CONTINUOUSLY，就是说 surface绘制线程不停循环调用onDrawFrame。所以帧频控制取决于每帧的绘制时间，通常都是在onDrawFrame里加延时来控制的。 当设置为RENDERMODE_WHEN_DIRTY时，就是通常的事件驱动模式来绘制。画面重新显示出来或 requestRender()时才会调用onDrawFrame.

完整代码如下：

播放效果如下： 下一章会描述如何在native层使用EGL和OpenGL，这样会对Android OpenGL ES视频渲染有更深入的了解。