Android OpenGL ES零基础系列(一)：理解GLSurfaceView,GLSurfaceView.Render的基本用法

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前言

OpenGL ES是OpenGL的一个子集，是针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计的。该API由Khronos集团定义推广，Khronos是一个图形软硬件行业协会，该协会主要关注图形和多媒体方面的开放标准。

因此OpenGL ES作为第三方库被应用在android中。

到目前为止，OpenGL ES已经发展有了3个版本，OpenGL ES 1.0 , OpenGL ES 2.0 , OpenGL ES 3.0。其中OpenGL ES 1.0 是以OpenGL 1.3规范为基础，OpenGL ES 2.0 是以OpenGL 2.0 为基础，OpenGL ES 3.0是移动设备专用，以OpenGL 4.3为标准。

正文:利用OpenGL ES 2.0创建简单的三角图形

第一步：创建GLSurfaceView对象

生成GLSurfaceView的方法有2种，可以直接在xml中写，也可以在代码中new。

本文我们选用后一种，eg:

public class SunnyOpenGLActivity extends FragmentActivity {
private GLSurfaceView mGLSurfaceView;

@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
initView();
}

@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
mGLSurfaceView.onResume();
}

@Override
protected void onPause() {
super.onPause();
mGLSurfaceView.onPause();
}

private void initView() {
mGLSurfaceView = new GLSurfaceView(this);
}

第二步：自定义Render类实现GLSurfaceView.Render接口

这一步是最重要的一步，因为着色器的生成，矩阵的变换，纹理的加载等都是在这里实现的，GLSurfaceView.Render有三个重要的待实现的接口：

onSurfaceCreated(GL10 glUnused,EGLConfig config);

onSurfaceChanged(GL10 glUnused,int width,int height);

onDrawFrame(GL10 glUnused);

以上三个方法回调的时机分别如下：

onSurfaceCreated:当GLSurfaceView 实例生成时回调；

onSurfaceChanged:当手机横/竖屏切换时回调；

onDrawFrame:是由系统自动回调的，它会以一定的帧频率来调用重绘View。

当设置GLSurfaceView的渲染模式o为GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY或不设置时，系统就会主动渲染，就会回调onDrawFrame()方法

SunnyGLRender类如下：

public class SunnyGLRender implements GLSurfaceView.Renderer {
private int mProgram;
private int maPostionHandle;

private FloatBuffer mTriangleVB;
//定义顶点(vertex)着色器命令语句
private final String vertexShaderCode =
"uniform mat4 uMVPMatrix; \n" +
"attribute vec4 vPosition; \n" +
"void main(){              \n" +
" gl_Position = vPosition; \n" +
"}                         \n";

//片元着色器
private final String fragmentShaderCode =
"precision mediump float;\n" +
"void main(){ \n" +
" gl_FragColor = vec4 (0.63671875,0.76953125,0.22265625,1.0);\n" +
"}\n";

//应用投影与相机视图
private int muMVPMatrixHandle;
//用于存储变换矩阵结果的总变换矩阵[4*4]
private float[] mMVPMatrix = new float[16];
//[4*4]的视图变换矩阵
private float[] mVMatrix = new float[16];
//[4*4]的投影变换矩阵
private float[] mProjMatrix = new float[16];
//[4*4]的模型变换矩阵
private float[] mMMatrix = new float[16];

public float mAngle;

@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {

//GLES20:为OpenGL ES2.0版本,相应的
//GLES30:OpenGL ES3.0
//黑色背景
GLES20.glClearColor(0.5f,0.5f,0.5f,1.0f);
//glClear:清除缓冲区标志，这里为：清除颜色缓冲及深度缓冲，把整个窗口清除为黑色背景
GLES20.glClear( GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
initShapes();
int vertextShader = loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER,vertexShaderCode);
int fragmentShader = loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER,fragmentShaderCode);
//申请特定的着色器，program != 0 申请成功
mProgram = GLES20.glCreateProgram();
if(mProgram != 0 ){
GLES20.glAttachShader(mProgram,vertextShader);
GLES20.glAttachShader(mProgram,fragmentShader);
//连接着色器
GLES20.glLinkProgram(mProgram);
int[] linkStatus = new int[1];
//查看着色器连接情况
GLES20.glGetProgramiv(program, GLES20.GL_LINK_STATUS, linkStatus, 0);
if (linkStatus[0] != GLES20.GL_TRUE) {
//连接失败
Log.e(TAG, "Could not link program: ");
Log.e(TAG, GLES20.glGetProgramInfoLog(program));
GLES20.glDeleteProgram(program);
program = 0;
}
//获取着特定着色器vPosition参数。
maPostionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram,"vPosition");

}
}

/**
* 初始化三角形的一些参数
*/
private void initShapes() {
/**
* X,Y,Z三轴坐标
* U,V也即S,T，是图片，视频等以纹理的形式加载到GLSurfaceView中时的坐标
* U,V是无方向的
*/
float trianlgeCoords[] = {
//X,Y,Z，U,V
-1.0f, -0.5f, 0, -0.5f, 0.0f,
1.0f, -0.5f, 0, 1.5f, -0.0f,
0.0f,  1.11803399f, 0, 0.5f,  1.61803399f
};

ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(trianlgeCoords.length * 4);
vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
mTriangleVB = vbb.asFloatBuffer();
mTriangleVB.put(trianlgeCoords);
mTriangleVB.position(0);
}

/**
* 加载指定着色器
* @param type
* @param shaderCode
* @return
*/
private int loadShader(int type,String shaderCode){

int shader = GLES20.glCreateShader(type);
if(shader != 0 ){
//加载着色器脚本程序(即本例的String 变量命令语句)
GLES20.glShaderSource(shader,shaderCode);
//编译着色器脚本程序
GLES20.glCompileShader(shader);
int[] compiled = new int[1];
//查看编译结果
GLES20.glGetShaderiv(shader, GLES20.GL_COMPILE_STATUS, compiled, 0);
if (compiled[0] == 0) {
//编译失败，释放申请的着色器
GLES20.glDeleteShader(shader);
shader = 0;
}
}
return shader;
}

@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
GLES20.glViewport(0, 0, width, height);

float ratio = (float) width/height;
//调用此方法来计算生成透视投影矩阵
Matrix.frustumM(mProjMatrix,0,-ratio,ratio,-1,1,3,7);
//当Sucrface改变时，获取指定着色器的uMVPMatrix参数
muMVPMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram,"uMVPMatrix");
//设定相机的视角
//调用此方法产生摄像机9参数位置矩阵
Matrix.setLookAtM(mVMatrix,0,
0,0,-3, //相机的x,y,z坐标
0,0,0,//目标对应的x,y,z坐标
0,1.0f,1.0f//相机的视觉向量(upx,upy,upz,三个向量最终的合成向量的方向为相机的方向)
);

}

@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
// Redraw background color

//把左矩阵投影矩阵与右矩阵视图矩阵变换后的结果存储在总矩阵mMVPMatrix中
Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix,0,mProjMatrix,0,mVMatrix,0);
//  GLES20.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle,1,false,mMVPMatrix,0);

//为三角形创建一个旋转动作
/*long time = SystemClock.uptimeMillis() % 4000L;
mAngle = 0.090f * ((int)time);*/
//创建一个绕x,y,z轴旋转一定角度的矩阵
Matrix.setRotateM(mMMatrix,0,mAngle,0,0,1.0f);
Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix,0,mVMatrix,0,mMMatrix,0);
Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix,0,mProjMatrix,0,mMVPMatrix,0);
GLES20.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle,1,false,mMVPMatrix,0);

//把Program用到OpenGL环境中
GLES20.glUseProgram(mProgram);
//准备画三角形的数据
//为指定着色器取出的参数赋值   GLES20.glVertexAttribPointer(maPostionHandle,3,GLES20.GL_FLOAT,false,12,mTriangleVB);
//使用这个从指定着色器中取出的参数的值
GLES20.glEnableVertexAttribArray(maPostionHandle);

//开始画
GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES,0,3);

}
}

第三步：权限声明

经过以上二步，程序还不能运行，得在AndroidManifest.xml中声明相应权限。

<!-- Tell the system this app requires OpenGL ES 2.0. -->
<uses-feature
android:glEsVersion="0x00020000"
android:required="true" />

运行程序 就可以看到三角形了。

下一节

参考资料

Android OpenGL ES2.0 开发文档

Android OpenGL ES 应用(二) 纹理

浅学OpenGLES2.0

google ApiDemo(这个自己看官方Demo就好了，就没有贴出下载地址了)