OpenGL ES绘制3D纹理贴图

最近看了《疯狂android讲义》的图形相关的内容，结合自己的理解，整理了一下。

下图是做出来的3D纹理贴图效果，手指在屏幕滑动时，图片可以随之转动。



要实现一个纹理贴图，很简单，大致需要五步：

1、gl.glEnable(GL10.GL_TEXTURE_2D) 启用2D纹理功能；

2、gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY) 启用纹理坐标数组；

3、gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D,texture) 绑定纹理；

4、GLUtils.texImage2D(GL10.GL_TEXTURE_2D, 0, bitmap, 0) 根据位图生成纹理；

5、gl.glTexCoordPointer(2, GL10.GL_FLOAT,0, bufferUtil(cubeTextures)) 设置纹理坐标；

下面是一个完整的例子：

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements GestureDetector.OnGestureListener{

private static final String TAG = "MainActivity";
GestureDetector gestureDetector;
// 定义旋转角度
private float anglex = 0f;
private float angley = 0f;
static final float ROTATE_FACTOR = 60;

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

GLSurfaceView glSurfaceView = new GLSurfaceView(this);
MyRenderOne myRender = new MyRenderOne(this);
glSurfaceView.setRenderer(myRender);
setContentView(glSurfaceView);
gestureDetector = new GestureDetector(this, this);
}

@Override
public boolean onDown(MotionEvent e) {
return false;
}

@Override
public void onShowPress(MotionEvent e) {  }

@Override
public boolean onSingleTapUp(MotionEvent e) {
return false;
}

@Override
public boolean onScroll(MotionEvent e1, MotionEvent e2, float distanceX, float distanceY) {
return false;
}

@Override
public void onLongPress(MotionEvent e) {  }

@Override
public boolean onFling(MotionEvent e1, MotionEvent e2, float velocityX, float velocityY) {
velocityX = velocityX > 4000 ? 4000 : velocityX;
velocityX = velocityX < -4000 ? -4000 : velocityX;
velocityY = velocityY > 4000 ? 4000 : velocityY;
velocityY = velocityY < -4000 ? -4000 : velocityY;
// 根据横向上的速度计算沿Y轴旋转的角度
angley += velocityX * ROTATE_FACTOR / 4000;
// 根据纵向上的速度计算沿X轴旋转的角度
anglex += velocityY * ROTATE_FACTOR / 4000;
return true;
}

@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
// 将该Activity上的触碰事件交给GestureDetector处理
return gestureDetector.onTouchEvent(event);
}

public class MyRenderOne implements GLSurfaceView.Renderer {

// 立方体的顶点座标（一共是36个顶点，组成12个三角形）
private float[] cubeVertices = { -0.4f, -0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f,
-0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f,
-0.4f, -0.4f, -0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f,
0.4f, 0.4f, 0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f,
0.4f, -0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f,
0.4f, -0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f,
-0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, 0.4f, 0.4f, 0.4f,
0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f,
-0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f, 0.4f,
0.4f, 0.4f, 0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f, -0.4f,
-0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f, -0.4f, -0.4f, 0.4f, -0.4f, 0.4f, 0.4f,
-0.4f, 0.4f, -0.4f, };
// 定义立方体所需要的6个面（一共是12个三角形所需的顶点）
private byte[] cubeFacets = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,
13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29,
30, 31, 32, 33, 34, 35, };
// 定义纹理贴图的72个座标数据
private float[] cubeTextures = { 1.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 0.0000f,
0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 1.0000f, 1.0000f,
1.0000f, 0.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 0.0000f,
1.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 1.0000f, 0.0000f,
1.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 0.0000f, 1.0000f, 0.0000f,
0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 1.0000f, 0.0000f, 1.0000f, 1.0000f,
1.0000f, 1.0000f, 0.0000f, 1.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f,
0.0000f, 1.0000f, 0.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 1.0000f,
0.0000f, 1.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 1.0000f,
0.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 1.0000f, 0.0000f, 1.0000f,
0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f, 1.0000f };

private Context context;
private int texture;
public MyRenderOne(Context con)
{
this.context = con;
}

@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
gl.glDisable(GL10.GL_DITHER); //关闭抗抖动
gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST); //设置系统对透视进行修正
gl.glClearColor(0, 0, 0, 0); //黑色背景
gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH); //设置平滑模式
gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL); //设置深度测试(opengl es会跟踪z轴的深度，以避免后面的图像挡住前面的图像)的类型
gl.glEnable(GL10.GL_TEXTURE_2D); //开启2D纹理贴图
loadTexture(gl);
}

private void loadTexture(GL10 gl) {
Bitmap bitmap = null;
try {
bitmap = BitmapFactory.decodeResource(context.getResources(), R.drawable.aa);
int textures[] = new int[1];
gl.glGenTextures(1,textures,0); //创建纹理
texture = textures[0];
gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, texture); //将纹理绑定到目标
// 设置纹理被缩小（距离视点很远时被缩小）时候的滤波方式
gl.glTexParameterf(GL10.GL_TEXTURE_2D, GL10.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL10.GL_NEAREST);
// 设置纹理被放大（距离视点很近时被放大）时候的滤波方式
gl.glTexParameterf(GL10.GL_TEXTURE_2D, GL10.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL10.GL_LINEAR);
// 设置在横向、纵向上都是平铺纹理
gl.glTexParameterf(GL10.GL_TEXTURE_2D, GL10.GL_TEXTURE_WRAP_S, GL10.GL_REPEAT);
gl.glTexParameterf(GL10.GL_TEXTURE_2D,GL10.GL_TEXTURE_WRAP_T,GL10.GL_REPEAT);
// 加载位图生成纹理
GLUtils.texImage2D(GL10.GL_TEXTURE_2D, 0, bitmap, 0);
}  finally {
if (bitmap != null){
bitmap.recycle();
}
}
}

@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
Log.i(TAG, "onSurfaceChanged enter...");
gl.glViewport(0, 0, width, height); //设置视窗的大小及位置
gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); //设置为投影矩阵
gl.glLoadIdentity(); // 初始化单位矩阵
float ratio = (float) width / height;
gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10); // 设置透视视窗的空间大小。
}

@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
// 清除屏幕缓存和深度缓存
gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
//开启顶点设置和纹理设置功能
gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW); //设置为模型矩阵
Log.i(TAG, "onDrawFrame enter...");

gl.glLoadIdentity();
gl.glTranslatef(0f, 0.0f, -2.0f); // 把绘图中心移入屏幕2个单位

gl.glRotatef(angley, 0, 1, 0); // 旋转图形
gl.glRotatef(anglex, 1, 0, 0);
gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, bufferUtil(cubeVertices)); //设置立方体的顶点
gl.glTexCoordPointer(2, GL10.GL_FLOAT, 0, bufferUtil(cubeTextures)); //设置纹理顶点
//gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, texture); //将纹理绑定到目标(执行纹理贴图)
//绘制立方体
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, cubeFacets.length, GL10.GL_UNSIGNED_BYTE, bufferUtil2(cubeFacets));

gl.glFinish(); //绘制完成
// 禁用顶点和纹理设置
gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
gl.glDisableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
}

/*
* OpenGL 是一个非常底层的画图接口，它所使用的缓冲区存储结构是和我们的 java 程序中不相同的。
* Java 是大端字节序(BigEdian)，而 OpenGL 所需要的数据是小端字节序(LittleEdian)。
* 所以，我们在将 Java 的缓冲区转化为 OpenGL 可用的缓冲区时需要作一些工作。建立buff的方法如下
* */
public Buffer bufferUtil(float []arr){
FloatBuffer mBuffer ;
//先初始化buffer,数组的长度*4,因为一个float占4个字节
ByteBuffer qbb = ByteBuffer.allocateDirect(arr.length * 4);
//数组排列用nativeOrder
qbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
mBuffer = qbb.asFloatBuffer();
mBuffer.put(arr);
mBuffer.position(0);
return mBuffer;
}

public Buffer bufferUtil1(int []arr){
IntBuffer mBuffer ;
//先初始化buffer,数组的长度*4,因为一个int占4个字节
ByteBuffer qbb = ByteBuffer.allocateDirect(arr.length * 4);
//数组排列用nativeOrder
qbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
mBuffer = qbb.asIntBuffer();
mBuffer.put(arr);
mBuffer.position(0);
return mBuffer;
}

public Buffer bufferUtil2(byte []arr){
//先初始化buffer
ByteBuffer qbb = ByteBuffer.allocateDirect(arr.length);
//数组排列用nativeOrder
qbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
qbb.put(arr);
qbb.position(0);
return qbb;
}

}

}

其中有几点需要说明下：

1、启动2D纹理功能用的是gl.glEnable()，而不是gl.glEnableClientState();
2、gl.glDrawElements()的第一个参数指定绘制的模块，可以是：GL10.GL_TRIANGLES(绘制三角形)和GL10.GL_TRIANGLE_STRIP(用多个三角形绘制多边形)，第三个参数是坐标值的类型，如果是float则为GL10.GL_FLOAT，如果是int则为GL10.GL_FIXED，如果是byte则为GL10.GL_UNSIGNED_BYTE；

3、gl.glDrawElements()最后一个参数是坐标数组，如果用不好就会报错：java.lang.IllegalArgumentException: Must use a native order direct Buffer这个错误在android1.6以上会出现，原因是Java使用的是大端字节序，而opengl使用的是小端字节序，所以需要转换一下才能使用。