基于Android P版本分析
OpenGL
OpenGL是一个跨平台的软件接口语言，用于调用硬件的2D、3D图形处理器；
由于只是软件接口，所以具体底层实现依赖硬件设备制造商。
OpenGL ES
OpenGL ES是OpenGL的分支，针对嵌入式设备设计的，裁剪了OpenGL部分不必要的功能；
应用场景
- 游戏；
- 视频播放器、编辑应用；
- 相机、图片处理应用；
- 对图像处理及时性要求比较高的应用；
OpenGL绘制过程
GL是先绘制好图形的轮廓，再将颜色、图案绘制到这个轮廓上；
GL中，只提供了3种基本图形：点、线、三角形。我们所熟知的图形，都是基于这3中基本图形处理拼接合成的；
渲染流程
GL展示到屏幕上的流程可以划分为3部分、7个步骤：
- 确定顶点的位置，通过这些顶点绘制出指定的 图形；
- 为图形上色，可以是纯色、渐变彩色或者是图片纹理；
- 缓冲与展示，将上述的图形加载到帧缓冲区（FrameBuffer）中，再展示到屏幕上；
虽然渲染流程有很多个步骤，但是我们在开发OpenGL相关内容时，重点则是在顶点着色器、片段着色器、将数据传递给着色器3个环节上；
基本概念
状态机
OpenGL是一个状态机，它维持自己的状态，并根据用户调用的函数来改变自己的状态；
根据状态的不同，调用同样的函数也可能产生不同的效果；
在OpenGL中，大多数元素都可以用状态来描述：
- 颜色、纹理坐标、光源的各种参数；
- 是否启用了光照、是否启动了纹理、是否启用了混合、是否启用了深度测试等；
OpenGL会保持状态，除非我们调用OpenGL函数来改变它；
- 比如你用
glEnablexxx开启了一个状态，在以后的渲染中将一直保留并应用这个状态，除非你调用glDisablexxx及同类函数来改变该状态或程序退出。 - 又或者当前颜色是一个状态变量，可以把当前颜色设置为白色、红色或其他任何颜色，在此之后绘制的所有物体都将使用这种颜色，直到把当前颜色设置为其他颜色。
上下文
上面提到的各种状态值，将保存在对应的上下文（Context）中；
OpenGL ES 上下文（EGLContext）：管理所有要绘制的OpenGL ES信息；
通过保存这些状态信息到EGLContext中，可以跟踪用于渲染的帧缓存、用于几何数据、颜色等的缓存。还会决定是否使用纹理、灯光等功能以及会为渲染定义当前的坐标系统等；
渲染管道
Graphics Pipelin： 渲染管道，是显示芯片内部（GPU）处理图形信号相互独立的并行处理单元，也就是渲染流程；
在 OpenGL 中，任何事物都在 3D 空间中，而屏幕和窗口却是 2D 像素数组，这导致 OpenGL 的大部分工作都是关于把 3D 坐标转变为适应你屏幕的 2D 像素；
3D 坐标转为 2D 坐标的处理过程是由 OpenGL 的图形渲染管线（Graphics Pipeline，实际上指的是一堆原始图形数据途经一个输送管道，期间经过各种变化处理最终出现在屏幕的过程）管理的；
图形渲染管线可以被划分为两个主要部分：
- 把3D 坐标转换为 2D 坐标；
- 把 2D 坐标转变为实际的有颜色的像素；
2D 坐标和像素也是不同的，2D 坐标精确表示一个点在 2D 空间中的位置，而 2D 像素是这个点的近似值，2D 像素受到你的屏幕/窗口分辨率的限制；
图形渲染管线可以被划分为几个阶段，每个阶段将会把前一个阶段的输出作为输入。所有这些阶段都是高度专门化的（它们都有一个特定的函数），并且很容易并行执行；
OpenGL ES 采用服务器/客户端编程模型，客户端运行在 CPU 上，服务端运行在 GPU 上，调用 OpenGL ES 函数的时，由客户端发送至服务器端，并被服务端转换成底层图形硬件支持的绘制命令。
左边的客户端程序通过调用 OpenGL ES 接口，将顶点，着色器程序，纹理，以及其他一些 GL 状态参数传入右边的 GL 服务端， 然后在客户端调用绘制命令的时候， GL 便会将输入的图元，逐一执行渲染管线的每个阶段，然后将每个像素的颜色值写入到帧缓存中， 最后视窗系统就可以将帧缓存中的颜色值显示在屏幕上。 此外，应用程序也可以从帧缓存中读取数据到客户端。
缓存区
OpenGL主要有3种Buffer。
帧缓存区（Frame Buffer）
帧缓存是接收渲染结果的缓存区，为GPU指定存储渲染结果的区域，存储最终渲染输出结果的地方。
它存储着OpenGL ES绘制的每个像素最终的所有信息：颜色、深度和模板值，可以简单的理解为存储屏幕上最终显示的一帧画面的区域，包含多个图像的集合，例如颜色图像、深度图像、模板图像等；
渲染缓冲区（Render Buffer）
渲染缓存存储着呈现在屏幕上的渲染图像，也被称为颜色缓冲区，是帧缓存区（Frame Buffer）的子集。
本质上是存储要显示的颜色。多个纹理对象或多个渲染缓存对象，可通过连接点连接到帧缓存对象上；
缓冲区对象（Buffer Object）
缓冲区对象就是程序员输入到 OpenGL 的数据，分为结构类和索引类的。
结构类被称为”数组缓冲区对象“或“顶点缓冲区对象”（“Array Buffer Object”或“Vertex Buffer Object”），即用来描述模型的数组，如顶点数组、纹理数组等；
索引类被称为“索引缓冲区对象”（“Index Buffer Object”），是对上述数组的索引；
纹理
纹理是一个用来保存图像的色值的OpenGL ES缓存；
纹理最通常的作用是装饰我们的物体模型，可以理解为像是贴纸一样贴在物体表面，使得物体表面拥有图案；
坐标系
OpenGL 渲染管线整个流程中，涉及了多个坐标系变化，看起来非常繁琐。但是针对 2D 图像处理，我们其实不需要关心这些变化，我们只需要了解标准化设备坐标即可。
与Android中的Canvas或者屏幕坐标体系不同（原点为屏幕左上角），GL的坐标起始位置在屏幕中心，(0,0)作为中心点，X坐标从左到右，Y坐标从下到上，在[-1,1]之间取值，再映射到屏幕上。而超出[-1,1]范围的，将不会显示在屏幕上。而无论屏幕是什么大小，什么形状，坐标范围都是不变的；
可编程着色器
从渲染通道流程中可知，其中包含了顶点着色器和片元着色器；
这两个着色器是有先后顺序的，先执行顶点着色器 -> 图元组装 -> 光栅化 -> 片元着色器；
通俗的理解这两个着色器的作用：类似于画画，先打线稿，再上色；
顶点着色器
通过编程确定我们绘制的区域，片元（绘制区域）就是通过描述的顶点来计算生成的；
代码实例：
private static final String VERTEX_CODE = "attribute vec4 aVertexCo;\n"
+ "attribute vec2 aTextureCo;\n"
+ "uniform mat4 uVertexMatrix;\n"
+ "uniform mat4 uTextureMatrix;\n"
+ "\n"
+ "varying vec2 vTextureCo;\n"
+ "\n"
+ "void main(){\n"
+ " gl_Position = uVertexMatrix*aVertexCo;\n"
+ " vTextureCo = (uTextureMatrix*vec4(aTextureCo,0,1)).xy;\n"
+ "}";
顶点着色器业务：
-
矩阵变换位置；
-
计算光照公式生成逐顶点颜色；
-
生成/变换纹理坐标；
总结： 它可以用于执行自定义计算，实施新的变换，照明或者传统的固定功能所不允许的基于顶点的效果；
片元着色器
用于为绘制的区域进行颜色或图像的填充；
代码实例：
private static final String FRAGMENT_CODE = "#extension GL_OES_EGL_image_external : require\n"
+ "precision mediump float;\n"
+ "varying vec2 vTextureCo;\n"
+ "uniform samplerExternalOES uTexture;\n"
+ "void main() {\n"
+ " gl_FragColor = texture2D( uTexture, vTextureCo);\n"
+ "}";
片段/片元着色器业务：
-
计算颜色；
-
获取纹理值；
-
往像素点中填充颜色值（纹理值/颜色值）；
总结： 它可以用于图片/视频/图形中每个像素的颜色填充（比如给视频添加滤镜，实际上就是将视频中每个图片的像素点颜色填充进行修改）；
图元装配
顶点着色器之后，下一个阶段就是进行图元装配，其中图元分为：点、线、三角形等，而图元装配就是将顶点数据计算成一个个图元，在这个阶段会执行，裁剪、透视分隔和Viewport变换操作；
图元类型和顶点确定将被渲染的单独图元。对于每个单独的图元及其对应的顶点，图元装配阶段执行的操作包括：将顶点着色器的输出值执行裁剪、透视分割、视口变换，之后进入光栅化阶段；
光栅化
光栅化，其实就是把矢量图形转换为像素点的过程；
我们屏幕上显示的都是像素点，但是三维物体都是点、线、面构成的。要让点线面变成能在屏幕上显示的像素，就需要Rasterize这个过程。就是从矢量的点线面的描述，变成像素的描述
在这个阶段绘制对应的图元（点、线、三角形）。光栅化就是将图元转化成一个二维片段的过程，而这些转化的片段将由片元着色器处理，这些二维片段就是屏幕上可绘制的像素；
EGL
EGL 是 OpenGL ES 渲染 API 和本地窗口系统(native platform window system)之间的一个中间接口层，它主要由系统制造商实现。EGL提供如下机制：
- 与设备的原生窗口系统通信
- 查询绘图表面的可用类型和配置
- 创建绘图表面
- 在OpenGL ES 和其他图形渲染API之间同步渲染
- 管理纹理贴图等渲染资源
为了让OpenGL ES能够绘制在当前设备上，我们需要EGL作为OpenGL ES与设备的桥梁。
EGL类
android.opengl.EGL14： android.opengl.EGLConfig：配置参数来获取 EGL支持的EGLConfig； android.opengl.EGLContext：创建上下文环境，存储OpenGL ES绘图的一些状态信息； android.opengl.EGLDisplay：获取默认的显示设备（渲染的目标），并初始化，是对实际显示设备的抽象； android.opengl.EGLExt： android.opengl.EGLSurface：创建EGLSurface来连接EGL和设备的屏幕，用来存储图像的内存区域；
EGL绘图步骤
- 获取 EGL Display 对象：eglGetDisplay()；
- 初始化与 EGLDisplay 之间的连接：eglInitialize()；
- 获取 EGLConfig 对象：eglChooseConfig()；
- 创建 EGLContext 实例：eglCreateContext()；
- 创建 EGLSurface 实例：eglCreateWindowSurface()；
- 连接 EGLContext 和 EGLSurface：eglMakeCurrent()；
- 使用 OpenGL ES API 绘制图形：gl_*()；
- 切换 front buffer 和 back buffer 送显：eglSwapBuffer()；
- 断开并释放与 EGLSurface 关联的 EGLContext 对象：eglRelease()；
- 删除 EGLSurface 对象；
- 删除 EGLContext 对象；
- 终止与 EGLDisplay 之间的连接；
