一文学会TextureID渲染到Surface

最近遇到一个需求，要求将一个GL_TEXTURE_2D类型的纹理ID写入到ImageReader生成的Surface中。
其实这个需求与我之前写过的一篇文章 一文学会MediaCodeC与OpenGL录制mp4视频需求比较接近，只需要对该案例源码进行一些改造即可。

在正式介绍实现之前，需先明确：

• 什么是 android.view.Surface ？
• 如何向Surface中写入数据 ？

一、Surface

什么是android.view.Surface？

• 用高大上方式（让人听不懂的方式）表述如下：
  android.view.Surface 是 Android 系统中一个重要的图形渲染类，它用于与硬件显示层进行通信，将图形数据渲染到屏幕上，可以用于实现多种功能，如视频播放、相机预览、屏幕录制等。
  Surface 对象代表了一个画布，可以在其上绘制图形，这些图形将通过硬件显示层呈现在屏幕上。可以在 SurfaceView、TextureView、WindowManager 等控件中使用 Surface 进行图形渲染。此外，Surface 还可以用于视频播放、相机预览、屏幕录制等功能。
• 查阅官方描述、源码实现，总结为一句通俗易懂的话：
  Surface是一个Java层类，其持有一个Native (C层) 管理的图像缓冲区句柄。由图像缓冲区的消费者创建(如MediaRecorder)，通过Surface将句柄传递给图像的生产者 (如MediaPlayer) 进行渲染。

1.1 官方描述

关于android.view.Surface官方描述如下：

翻译过来就是：

Surface 持有一个由屏幕合成器管理(Native层管理)的原始缓冲区的句柄。通常是由图像缓冲区的消费者（如 SurfaceTexture、MediaRecorder、Allocation等）创建或生成，并被传递给生产者（如 OpenGL、MediaPlayer、CameraDevice等）进行绘制。
因为，Surface 只是持有Native层缓冲区的句柄，若Native层的指针被释放后，则该Surface不再有效。

1.2 官方源码

查看Surface 源码，可以看到Surface 通过持有Native层的句柄mNativeObject来管理原始数据缓冲区。

1.3 官方文档

查看Surface 官方文档，查看其所有的公有方法：

看到上述公有方法后，发现除了通过lockCanvas()方法可以获取一个Canvas对象，然后使用drawBitmap()等API写入图形数据外，并无其他有用的方法，帮助我们实现TextureID纹理ID的写入。

二、向Surface写入数据

要向 Surface 持有的 mNativeObject 句柄中写入图像数据，我现在已知有两种方式：

• 第一种方式是上文提到的通过Canvas写入；
• 第二种方式是通过OpenGL写入，也就是本文的要介绍的重点；

2.1 通过Canvas写入

上文介绍到，在查看Surface的公有方法后，发现通过lockCanvas()方法可以获取一个Canvas对象，然后使用drawBitmap()等API写入图形数据，操作步骤如下：

• 通过 SurfaceHolder 获取 Surface 对象；
• 通过 Surface 对象的 lockCanvas() 方法获取 Canvas 对象；
• 在 Canvas 上进行绘制操作，例如调用 drawBitmap() 方法绘制位图；
• 通过 Canvas 对象的 unlockCanvasAndPost() 方法将绘制结果提交到 Surface 中，从而实现在屏幕上渲染数据。

以下为简单的代码举例：

SurfaceHolder holder = surfaceView.getHolder();
Surface surface = holder.getSurface();
Canvas canvas = surface.lockCanvas(null);
// 在 canvas 上进行绘制操作
canvas.drawBitmap(bitmap, 0, 0, null);
surface.unlockCanvasAndPost(canvas);

2.2 通过OpenGL写入

通过OpenGL向Surface中写入数据，其根本原理是：

将Surface绑定到一个EGLSurface上，然后通过OpenGL向EGLSurface渲染数据，最终将结果渲染到关联的Surface上。具体实现是使用 EGL 提供的 eglCreateWindowSurface() 函数，将 EGLSurface 与 Surface 对象关联起来。然后就可以通过 OpenGL ES 将渲染结果绘制到 EGLSurface 中，最终渲染到Surface上。

其代码实现举例如下所示：

// 获取 EGLDisplay 对象
EGLDisplay mEglDisplay = EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
// 初始化 EGL 环境
int[] version = new int[2];
EGL14.eglInitialize(mEglDisplay, version, 0, version, 1)
// 配置 attribList
int[] attribList = {
    
    
        EGL14.EGL_RED_SIZE, 8,
        EGL14.EGL_GREEN_SIZE, 8,
        EGL14.EGL_BLUE_SIZE, 8,
        EGL14.EGL_ALPHA_SIZE, 8,
        //
        EGL14.EGL_RENDERABLE_TYPE,
        EGL14.EGL_OPENGL_ES2_BIT,
        0x3142,
        1,
        EGL14.EGL_NONE
};
EGLConfig[] configs = new EGLConfig[1];
int[] numConfigs = new int[1];
EGL14.eglChooseConfig(mEglDisplay, attribList, 0, configs, 0, configs.length, numConfigs, 0);
// 获取 EGLContext 上下文
EGLContext shareEglContext = inEglContext;
// 配置 EGLContext 属性
final int[] attrib_list = {
    
    
        EGL14.EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2,
        EGL14.EGL_NONE
};
// 获取 EGLDisplay 对象
EGLDisplay eglDisplay = EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
// 创建一个 EGLSurface 对象(绑定surface)
EGLSurface eglSurface = EGL14.eglCreateWindowSurface(eglDisplay, configs[0], surface, surfaceAttribs, 0);
// 将 EGLSurface 和 EGLContext 绑定到 EGLDisplay 上
EGL14.eglMakeCurrent(eglDisplay, eglSurface, eglSurface, eglContext);

// 渲染图形 ...

// 交换前后缓冲(将egl渲染结果交换到surface上)
EGL14.eglSwapBuffers(eglDisplay, eglSurface);

三、源码下载

将一个GL_TEXTURE_2D类型的纹理ID写入到ImageReader生成的Surface中，源码案例工程下载地址如下：
https://download.csdn.net/download/aiwusheng/87959680

案例代码实现流程流程如下：

• OpenGLES3 中加载GL_TEXTURE_2D纹理，生成纹理ID；
• 通过 EGL 构建 EGLDisplay 并绑定ImageReader提供的Surface
• 在 EGL 线程中渲染GL_TEXTURE_2D对应的纹理图形；
• 在 EGL 线程中完成渲染后，通过eglSwapBuffers交换缓冲数据；
• 在 ImageReader 中 onImageAvailable 中读取Surface数据，并将数据保存为一张Bitmap；
• 将的Bitmap显示到 ImageView 上（用于验证纹理ID是否正常写入到Surface）

案例源码效果图如下图所示：

= THE END =