OpenGL（Open Graphics Library 开放式图形库）是一个定义了跨编程语言、跨平台的编程接口规格的业余图形程序接口。它可用于三维、二维图形图像的渲染，是一个功能强大，调用不便的底层图形库。在一个 RTC 利用中，因视频渲染或算法解决的须要，OpenGL 是一种高效的渲染或解决实现形式。OpenGL 的高效实现在 Windows、Linux 和 macOS 都有相应反对。此外，挪动平台 iOS 和 Android 都能反对 OpenGL ES（OpenGL for Embedded Systems）。利用 OpenGL 进行跨平台的开发是十分不便的。本文就来分享一下如何利用 OpenGL 实现跨平台利用高效渲染。

因为各种硬件和软件的实现不同，OpenGL 在各平台反对的能力和标准也有差异。

挪动平台反对的 OpenGL ES 是 OpenGL 三维图形 API 的一个子集，它是针对手机等嵌入式设施而设计。因而，须要兼容挪动平台的跨平台开发时，尽量抉择 OpenGL ES 反对的 API 。

OpenGL 和 OpenGL ES 的晚期版本是针对固定管线的，从2.0开始反对着色语言（shading language）和可编程管线。可编程管线的 API应用更灵便，反对的个性更丰盛。目前少数硬件都曾经反对可编程管线，而且官网曾经倡议废除固定管线 API 应用，在高版本中也移除了固定管线 API 。因而倡议应用着色语言和可编程管线 API ，并至多反对2.0版本。如果要求反对的设施或零碎都比拟新，能够间接应用3.0或更高版本。

在应用程序调用任何 OpenGL 函数之前，都须要首先创立一个 OpenGL 上下文（Context）。这个 OpenGL 上下文能够了解为一个十分宏大的状态机，保留了 OpenGL 中的各种状态，这是 OpenGL 执行各种指令的根底。某种程度上，OpenGL 函数都是对其上下文这个状态机中对象或状态的操作。因为 OpenGL 上下文是一个微小的状态机，切换上下文的开销往往比拟大。不同的绘制模块又须要不同的状态和对象治理。因而在应用程序中能够创立多个不同的上下文，在不同线程中应用不同的上下文，上下文之间能够共享缓冲区，纹理等资源。该当尽量避免重复切换上下文和批改大量状态，进步解决效率。

尽管 OpenGL 是跨平台的，但各平台的实现和 OpenGL 的环境搭建会有所不同。开发过程中各平台的 OpenGL 上下文（Context）的建设和切换都有所不同。开发者既能够应用如 GLFW、GLUT 等开源框架帮忙实现 OpenGL上下文环境的建设和治理，也能够应用各平台的原生 API 来实现。本文次要介绍应用各平台原生 API 的办法。上面分平台介绍各平台的 OpenGL 环境建设与上下文创立。

一、Windows

Windows 平台因为微软的 Direct3D 存在，微软对 OpenGL 的反对并不踊跃。在大多数微软操作系统中所反对 OpenGL 版本还是 1.0 和 1.1 ，仅反对固定管线 API ，对于古代应用 OpenGL 开发的程序并不敌对。不过通过 OpenGL 的 ARB 扩大机制能够让咱们拜访到 OpenGL 的高级个性接口。Windows OpenGL 实现提供了名为 wglGetProcAddress 的函数，容许咱们对指向一个由驱动程序提供的 OpenGL 函数的指针进行检索。不过还有一种更为快捷的办法。通过 GLEW（GL Extension Wrangler）库实现这一繁琐的检索过程。只须要引入头文件 glew.h 和 glew 库并在应用程序的开始调用 glewInit()，之后 OpenGL 1.1 以上的扩大和外围个性的所有函数指针都将主动被设置实现。

glewInit 的调用须要先创立一个 OpenGL 上下文环境，在初始化实现后，再删除这个环境。之后从新创立一个反对 WGL_ARB 扩大的 OpenGL 上下文环境。示例代码如下：

/* 注册窗口类 */WNDCLASSEX wcex;ZeroMemory(&wcex, sizeof(WNDCLASSEX));wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);wcex.hInstance = GetModuleHandle(NULL);wcex.lpfnWndProc = GLEW_WindowProc;wcex.lpszClassName = kszGlewInitClassName;/* 创立窗口以初始化glew */HWND hwnd = CreateWindow(kszGlewInitClassName,L"", (WS_POPUP | WS_DISABLED), CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, 10, 10,NULL, NULL, GetModuleHandle(NULL), NULL);/* 设置像素格局 */HDC hdc = GetDC(hwnd);PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd;memset(&pfd, 0, sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR));pfd.nSize     = sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR);pfd.nVersion  = 1;pfd.dwFlags=PFD_DOUBLEBUFFER | PFD_SUPPORT_OPENGL |PFD_DRAW_TO_WINDOW;pfd.iPixelType = PFD_TYPE_RGBA;pfd.cColorBits = 24;pfd.cDepthBits = 32;pfd.cStencilBits = 8;pfd.iLayerType = PFD_MAIN_PLANE;int32_t nPixelFormat = ChoosePixelFormat(hdc,&pfd);BOOL bRet = SetPixelFormat(hdc, nPixelFormat,&pfd); /* 创立OpenGL上下文环境并设置为以后上下文*/HGLRC hglrc = wglCreateContext(hdc);wglMakeCurrent(hdc, hglrc);/* 初始化glew */if (glewInit()) {    printf("glewInitfailed\n");    // handleinit fail    ……}/* 开释以后OpenGL上下文环境*/wglMakeCurrent(NULL, NULL);wglDeleteContext(hglrc);ReleaseDC(hwnd, hdc);DestroyWindow(hwnd);UnregisterClass(kszGlewInitClassName, NULL);/* 开始抉择真正的格局并创立相应的OpenGL上下文*//* 再次创立窗口 */……/* 设置关怀的重要属性 */int32_t pixAttribs[] = {    WGL_DRAW_TO_WINDOW_ARB, GL_TRUE, // 绘制在窗口的像素格局    WGL_SUPPORT_OPENGL_ARB, GL_TRUE,  //反对OpenGL渲染    WGL_DOUBLE_BUFFER_ARB, GL_TRUE,  // 反对双缓冲    WGL_PIXEL_TYPE_ARB, WGL_TYPE_RGBA_ARB, // 像素格局为RGBA    WGL_ACCELERATION_ARB, WGL_FULL_ACCELERATION_ARB, // 反对硬件加速    WGL_COLOR_BITS_ARB, 32, // 色彩缓冲位深32    WGL_ALPHA_BITS_ARB, 8,  // alpha通道位深 8    WGL_DEPTH_BITS_ARB,24, // 深度缓冲位深 24    WGL_STENCIL_BITS_ARB, 8, // 模板缓冲位深 8    WGL_SAMPLE_BUFFERS_ARB, GL_TRUE，// 开启多重采样MSAA    WGL_SAMPLES_ARB, 4,    // 4倍多重采样MSAA    0}; // 以NULL完结/* 要求寻找与咱们属性相匹配的最佳格局，并取回一种*/uint32_t pixCount = 0;int32_t nPixelFormat = 0;wglChoosePixelFormatARB(hdc,&pixAttribs[0],NULL,1, &nPixelFormat, &pixCount);if (nPixelFormat != -1) {    /* 设置选中的最佳格局 */   SetPixelFormat(hdc, nPixelFormat, &pfd);/* 创立相应的OpenGL上下文环境*/    int32_tattribs[] = {      WGL_CONTEXT_MAJOR_VERSION_ARB, 3,      WGL_CONTEXT_MINOR_VERSION_ARB, 3,      WGL_CONTEXT_FLAGS_ARB, 0,       0};    HGLRCwglrc = wglCreateContextAttribsARB(hdc, 0, attribs);    if(wglrc) {       wglMakeCurrent(hdc, wglrc);       hglrc_ = wglrc;    } else {        printf("wglCreateContextAttribsARBfailed\n");        //handle failed        ……    }} else {    printf("ChoosePixelFormatfailed\n");    // handlefailed    ……}/* 查问并打印OpenGL版本 */const GLubyte *GLVersionString = glGetString(GL_VERSION);int32_t OpenGLVersion[2];glGetIntegerv(GL_MAJOR_VERSION, &OpenGLVersion[0]);glGetIntegerv(GL_MINOR_VERSION,&OpenGLVersion[1]);printf("OpenGLversion %d.%d\n", OpenGLVersion[0], OpenGLVersion[1]);

二、macOS

macOS 提供了 glut，NSOpenGL，CGL 等接口来创立和治理 OpenGL环境。本文以 NSOpenGL 为例来介绍。

NSOpenGLView 是一个轻量级的 NSView 子类封装，不便地提供了OpenGL 绘制环境的创立与治理。在其外部保护了 NSOpenGLPixelFormat 和 NSOpenGLContext 对象，用户能够不便的对其进行拜访和治理。

NSOpenGLView 的创立很简略，首先通过设定 NSOpenGLPixel FormatAttribute 属性值创立 NSOpenGLPixelFormat对象，再用 NS OpenGLPixelFormat 创立 NSOpenGLView。

static NSOpenGLPixelFormatAttribute kDefaultAttributes[]= {     NSOpenGLPFADoubleBuffer,  //双缓冲 NSOpenGLPFADepthSize, 24,  //深度缓冲位深    NSOpenGLPFAStencilSize, 8,   //模板缓冲位深    NSOpenGLPFAMultisample,   //多重采样    NSOpenGLPFASampleBuffers, (NSOpenGLPixelFormatAttribute)1, //多重采样buffer    NSOpenGLPFASamples, (NSOpenGLPixelFormatAttribute)4,  // 多重采样数    NSOpenGLPFAOpenGLProfile, NSOpenGLProfileVersion3_2Core,  // OpenGL3.2    0};NSOpenGLPixelFormat* pixelFormat = [[NSOpenGLPixelFormatalloc] initWithAttributes: kDefaultAttributes];NSOpenGLView*renderView=[[NSOpenGLView alloc]initWithFrame:frameRect pixelFormat:pixelFormat];开发者能够继承 NSOpenGLView 实现子类，并通过实现 -(void)prepareOpenGL ;和 - (void)clearGLContext ;自定义 OpenGL Context 初始化和删除时的一些行为。具体的绘制操作能够在 -(void)drawRect: (NSRect) bounds; 中实现。须要留神的是，为保障Retina 屏的显示成果，能够设置 NSOpenGLView 的属性 wantsBestResolutionOpenGLSurface 为 YES。- (void)prepareOpenGL {     [super prepareOpenGL];    [self ensureGLContext];    // setupOpenGL resources    ……}- (void)clearGLContext {    [self ensureGLContext];    // cleanup OpenGL resources    ……    [super clearGLContext];}-(void) drawRect: (NSRect) bounds {    [self ensureGLContext];    // draw OpenGL    ……    [super drawRect:rect];}- (void)ensureGLContext {    NSOpenGLContext*context = [self openGLContext];    if([NSOpenGLContext currentContext] != context) {        [context makeCurrentContext];    }}

三、iOS

iOS 从2013年9月上线的 iOS 7及同期公布的新设施开始反对 OpenGL ES 3.0，Apple 也是从这个工夫点开始公布了64位设施。因而目前市面上除了大量晚期的iOS设施外，绝大多数iOS设施都已反对 OpenGL ES 3.0。

和macOS 相似，iOS 也提供了封装好的 UIView——GLKView，开发者能够不便地利用此 View 实现 OpenGL ES 的绘制。此外也提供了 OpenGL ES 的 framebuffer 对象能够实现离屏渲染，或基于 CAEAGLLayer 实现 CALayer 层面的绘制。本文还是以 GLKView 为例进行阐明。

EAGLContext *glContext = [[EAGLContext alloc]initWithAPI: kEAGLRenderingAPIOpenGLES3];if (!glContext) {    // OpenGL ES 3 创立失败,创立OpenGL ES 2    glContext=[[EAGLContext alloc] initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES2];}GLKView*glkView=[[GLKView alloc] initWithFrame:frameRect context:glContext];// 配置renderbuffersglkView.drawableColorFormat = GLKViewDrawableColorFormatRGBA8888;glkView.drawableDepthFormat = GLKViewDrawableDepthFormat24;glkView.drawableStencilFormat = GLKViewDrawableStencilFormat8;glkView.drawableMultisample = GLKViewDrawableMultisample4X;glkView.delegate = self;具体的渲染操作通过GLKViewDelegate的办法-(void)glkView:(GLKView*)view drawInRect:(CGRect)rect;实现- (void)glkView:(GLKView*)viewdrawInRect:(CGRect)rect {    if ([EAGLContext currentContext] != glContext_) {        [EAGLContext setCurrentContext:glContext_];    }    // draw OpenGL    ……}

四、Android

Android 也是从2013年发面的 Android 4.3 开始反对 OpenGL ES 3的，但相比关闭的 iOS 生态，真正反对 OpenGL ES 3 的设施并不容易判断。能够通过创立 OpenGL ES 3 的上下文是否胜利来判断。

Android 也有和 iOS GLKView 相似的封装好的 OpenGL View——GLSurfaceView，开发 者能够间接通过 GLSurfaceView 的办法来创立和治理 OpenGL ES 上下文。也能够基于 SurfaceView 和 EGL 的接口创立本人的 OpenGL 上下文环境和渲染 View。这里介绍一种基于 EGL native接口的办法(应用 EGL 的 Java 接口，调用流程也是一样的)。

EGL 是图形渲染 API（如 OpenGL ES）与本地平台窗口零碎之间的一层接口，它保障了 OpenGL ES 的平台独立性。提供了创立渲染外表（rendering surface）、图形上下文（graphics context），同步应用程序和平台渲染 API，显示设施拜访，渲染配置等治理性能。基于 EGL 的创立上下文环境次要有初始化、抉择和设置适合的配置、创立外表、创立上下文四个步骤。

  1. EGL初始化
EGLBoolean success = EGL_FALSE;EGLint err = 0;EGLDisplay display = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);if (EGL_NO_DISPLAY == display_) {    printf("eglGetDisplay error %d\n",eglGetError());    return;}EGLint major=0, minor=0;if (EGL_FALSE == eglInitialize(display, &major, &minor);) {    printf("eglInitialize error %d\n", eglGetError());    return;}
  1. 抉择和设置适合的配置
const EGLint configAttribs[] = {    EGL_RED_SIZE,8,    EGL_GREEN_SIZE,8,    EGL_BLUE_SIZE,8,    EGL_ALPHA_SIZE, 8,    EGL_STENCIL_SIZE, 8,    EGL_SAMPLE_BUFFERS, 1,    EGL_SAMPLES,4,    EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,    EGL_SURFACE_TYPE, EGL_WINDOW_BIT, // 基于窗口的surface    EGL_NONE};EGLConfig config;EGLint numConfigs;if (EGL_FALSE == eglChooseConfig(display_,configAttribs, &config, 1, &numConfigs)) {    // handle andselect other configs    ……}
  1. 创立外表
EGLint format;if (!eglGetConfigAttrib(display_, config,EGL_NATIVE_VISUAL_ID, &format)) {    printf("eglGetConfigAttrib error %d\n", eglGetError());    return;}ANativeWindow *window; // ANativeWindow能够为SurfaceView中获取的Surface对象ANativeWindow_setBuffersGeometry(window, 0, 0, format);EGLSurface surface = eglCreateWindowSurface(display, config, window, NULL);if (!surface_) {    printf("eglCreateWindowSurface error %d\n", eglGetError());    return;}
  1. 创立上下文
EGLint contextAttribs[] = {   EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 3,    EGL_NONE};EGLContext context = eglCreateContext(display, config,EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs);if (context == EGL_NO_CONTEXT) {printf("eglCreateContext create OpenGL ES 3 contextfailed\n");    EGLintcontextAttribs2[] = {       EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,        EGL_NONE    };    context = eglCreateContext(display_,config, NULL, contextAttribs2);    if (context_== EGL_NO_CONTEXT) {        printf("eglCreateContextcreate OpenGL ES 2 context failed\n");        return;    }}eglMakeCurrent(display, surface, surface, context)) {

至此，本文介绍了几大支流平台上 OpenGL 原生开发的上下文环境创立与治理。除了 Windows 对 OpenGL 的反对绝对较弱，须要依赖第三方库能力便捷的应用。其它平台都能够绝对较快的建设 OpenGL 上下文环境，甚至有封装好的 View 帮忙开发者疾速接入。不过 OpenGL 制订的较早，曾经不太适应古代 GPU 图形技术的倒退了，遇到了一些问题：如古代 GPU 渲染管线产生了变动，不反对多线程操作，不反对异步解决等。

将来新一代的图形 API Vulkan 可能会取代 OpenGL。Vulkan 会大幅升高绘制命令开销，发送多线程性能，渲染性能更快。谷歌也曾经明确 Android会反对 Vulkan。微软的 DirectX12 背地理念与 Vulkan 也是统一的。苹果公司则在2014年推出了自行设计的 Metal API，指标也是代替OpenGL，以适应古代 GPU 技术，其指令开销和渲染性能等也失去大幅晋升。2018年苹果曾经发表 OpenGL 和 OpenGL ES 相干 API 从 macOS 10.14 和 iOS 12 中废除，今后不再保护。开发者今后迁徙到新的图形 API也是大势所趋，不过 OpenGL 作为支流图形 API 存在了超过20年，其最终沦亡必定还有很长的路。