OpenGL ES Programming Guide for iOS 关于OpenGL ES

关于OpenGL ES

开放图形库（OpenGL）用于二维和三维数据可视化。它是一种多用途的开放标准，支持2D和3D数字内容创作，机械和建筑设计，虚拟原型，模拟飞行，视频游戏等等。使用OpenGL来配置3D图形管线，提交数据。OpenGL通过顶点变换和照明，组装成原语和光栅化来创建2D图像。OpenGL被设计成将函数变换为图形命令，发送到底层图形硬件。因为这个底层的硬件是专门为图形处理命令，所以OpenGL画图通常是非常快的。

 

嵌入式OpenGL（OpenGLES）是OpenGL的一个简化版本，它消除了冗余功能，以提供一个库，它是既容易学习，更容易在移动图形硬件上实现 。

 

概览

OpenGL ES的允许一个app利用底层图形处理器的能力。在iOS设备上的GPU可以对每一个像素进行复杂的2D和3D绘图，以及复杂的着色计算来产生最终图像。如果你的app要求直接和尽可能地使用GPU硬件特性，您应该使用OpenGLES。典型使用OpenGLES的客户如视频游戏和模拟，来呈现3D图形。

 

OpenGL ES是一种低层次的，硬件为中心的API。虽然它提供了最强大和灵活的图形加工工具，但它也有一个陡峭的学习曲线，可以帮助你的app的整体设计提升一个显著的效果。 对于需要高性能图形更专业用途的应用程序，iOS提供了一些更高级的框架：

●SpriteKit框架提供了硬件加速动画系统用于创建2D游戏。 （见SpriteKit编程指南。）

●CoreImage框架提供静态和动态影像的实时过滤和分析。 （见CoreImage编程指南。）

●核心动画对所有的iOSapp提供硬件加速图形渲染和动画的基础 ，以及一个简单的声明性编程模型，使得它很容易实现复杂的用户界面的动画。 （见CoreAnimation编程指南。）

●添加动画，物理动力学，以及其他特殊效果来增强UIKit框架里的CocoaTouch用户界面功能。

 

在iOS中OpenGL ES的是一个与平台无关的API

OpenGL ES的是一个基于CAPI，它容易移植，被广泛支持。作为一个CAPI，它无缝的集成到Objective-CCocoa touch app中。OpenGL ES的规范没有定义一个窗口层;相反，操作系统必须提供相应的功能来创建一个OpenGLES渲染上下文， 它接受命令和帧缓冲区，作为任何绘图命令执行结果的区域。iOS与OpenGLES配合，需要使用iOS类来设置和显示绘图表面，并使用平台无关的API来绘制其内容。

 

相关章节: “OpenGL ES in iOS”(13页), “Configuring OpenGL ES Contexts”(17页)

 

GLKit提供一个绘图表面和动画支持

View和ViewController，由UIKit框架定义，控制iOS上的视觉内容的呈现。GLKit框架提供这些类的OpenGLES的对应版本。开发OpenGLES app，可以使用GLKView对象来渲染OpenGLES内容。也可以使用一个GLKViewController对象管理视图，并支持动画。

 

相关章节：“用OpenGLES和GLKit绘图”（第21页）

 

IOS支持替代渲染目标

除了绘画内容以填满整个屏幕或视图层次结构中的一部分，你也可以使用OpenGLES的 帧缓冲对象作为其他的渲染策略。iOS实现了标准的OpenGLES帧缓冲对象， 当OpenGLES场景在别的地方时，使用渲染到屏幕外的缓冲或纹理。 此外，iOS上的OpenGLES支持绘制到一个核心动画层（CAEAGLLayer类），这样可以与其它层相结合，建立应用程序的用户界面或其他可视显示。

 

相关章节：“绘制到其他渲染目的地”（第30页）

 

应用程序额外的性能优化

图形处理器并行设备优化图形操作。要获得出色的性能，你必须仔细设计你的应用程序提交给OpenGLES的数据和命令，保证显卡硬件可以并行运行。一个调试不畅的应用程序会导致CPU或GPU等待其他处理命令的完成。

 

仔细设计应用程序来有效地使用OpenGLES API。一旦完成了构建应用程序， 使用工具来微调应用程序的性能。如果应用程序瓶颈存在于OpenGLES，使用本指南中提供的信息来优化应用程序的性能。

 

Xcode中提供了一些工具来帮助提高OpenGLES应用程序的性能。

 

相关章节：“OpenGLES设计指南”（第46页），“最佳实践与合作顶点数据“（第67页），”最佳实践与纹理数据“（第80页），”最佳实践着色器“（第85页），”微调OpenGLES应用程序“（第55页）

 

在后台应用程序OpenGL ES不能使用

在后台运行的应用程序不能调用OpenGLES的功能。如果应用程序访问图形处理器，而它是在后台运行，iOS会自动终止。为了避免这种情况，应用程序在被移动到后台前应该刷新先前提交给OpenGLES的任何未执行的命令，并避免调用OpenGLES，直到它被切换回前台。

 

相关章节：“多任务处理，高分辨率，和其他的iOS功能”（第41页）

 

多线程应用程序中OpenGL ES的限制

在应用程序中采取并发性是可行的，以帮助提高应用程序的性能。如果你打算添加并发到OpenGLES的应用程序，你必须确保它不会从同时两个不同的线程访问相同的内容。

 

相关章节：“并发和OpenGLES”（第63页）

 

如何使用本文档

阅读“iOS中的OpenGLES”（第13页），它提供的OpenGLES是如何整合的到iOS中。然后顺序阅读其他章节。

 

经验丰富的iOS开发人员应该专注于阅读“OpenGLES绘图和GLKit”（第21页），以了解如何将OpenGLES整合到应用程序中，“多任务，高解析度，以及其他iOS功能“（第41页）说明在iOS应用程序使用OpenGLES的重要注意事项。然后，阅读“OpenGLES 设计指南“（第46页）深入挖掘如何设计高效的OpenGLES应用程序。

 

除非另有说明，在这本书的OpenGLES代码示例都是OpenGLES 2.0的。在其他的OpenGLES版本上可能需要进行修改。

 

先决条件

在尝试使用OpenGLES前，你应该已经熟悉一般的iOS应用程序的体系结构。请看StartDeveloping iOS Apps Today。 这篇文档不是一个完整的OpenGLES API教程。要了解更多有关如何创建OpenGL ES应用程序，请看下面的参考资料。

 

参见

OpenGL ES是由Khronos集团定义一个开放的标准。有关OpenGLES的更多信息 标准，请咨询他们的网页http://www.khronos.org/opengles/。

●  OpenGL®ES 2.0 Programming Guide，由Addison-Wesley出版，提供了OpenGLES概念的一个全面介绍。

●  OpenGL®Shading Language，第三版，还是由Addison-Wesley出版，提供了许多可用在OpenGLES应用程序中的着色算法。你可能需要根据移动图形处理器修改其中的一些算法。

●  OpenGLES API Registry是最终的OpenGLES规范的官方库，OpenGLES的阴影 语言规范，OpenGLES扩展文件。

●  OpenGLES 1.1 Reference Pages提供了完整的OpenGLES1.1规范参考，索引 按字母顺序排列。

●  OpenGLES 2.0 Reference Pages提供了完整的OpenGLES2.0规范参考，索引 按字母顺序排列。

●  OpenGLES 3.0 Reference Pages提供了完整的OpenGLES2.0规范参考，索引 按字母顺序排列。

●  OpenGLES Framework Reference描述了由苹果提供的，整合到iOS的，平台特定的函数和类 。

●  iOSDevice Compatibility Reference提供了在应用程序可用的硬件和软件的详细信息。

●  GLKitFramework Reference介绍了由苹果提供的一个框架，使之更容易开发OpenGLES 2.0的和3.0的应用程序。