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关于OpenGL ES Android的介绍这里略过
OpenGL ES世界的基本元素
- 着色器
- 坐标系。矩阵
- 纹理
...
本文主要涉及的部分是着色器的使用。
直接开始
创建GLSurfaceView
今天的目标是做一个OpenGL ES学习的开端。就是画一个简单的三角形。暂时不考虑坐标系的矩阵变换和纹理等。只需要用顶点着色器简单的来进行描述。
这一节需要使用和认识的关键类是
GLSurfaceView和GLSurfaceView.Render
一句话来描述就是，我们会在GLSurfaceView.Render上进行描绘，在GLSurfaceView中显示出来。
判断是否支持OpenGL Es2
/**
* 判断是否支持es2.0
*
* @param context
* @return
*/
public static boolean isSupportEs2(Context context) {
//检查是否支持2.0
ActivityManager activityManager = (ActivityManager) context.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
if (activityManager != null) {
ConfigurationInfo deviceConfigurationInfo = activityManager.getDeviceConfigurationInfo();
int reqGlEsVersion = deviceConfigurationInfo.reqGlEsVersion;
return reqGlEsVersion >= GLES_VERSION_2 || (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.ICE_CREAM_SANDWICH_MR1
&& (Build.FINGERPRINT.startsWith("generic")
|| Build.FINGERPRINT.startsWith("unknown")
|| Build.MODEL.contains("google_sdk")
|| Build.MODEL.contains("Emulator")
|| Build.MODEL.contains("Android SDK build for x86")));
} else {
return false;
}
}
创建GLSurfaceView
接着创建一个GLSurfaceView。并且设置其版本为2。同时设置我们自己的Render
//创建一个GLSurfaceView
glSurfaceView = new GLSurfaceView(this);
glSurfaceView.setEGLContextClientVersion(2);
//设置自己的Render.Render 内进行图形的绘制
glSurfaceView.setRenderer(new TriangleShapeRender(this));
isRenderSet = true;
setContentView(glSurfaceView);
还需要在Activity对应的生命周期内，来调用我们的GLSurfaceView的方法
@Override
protected void onPause() {
super.onPause();
if (isRenderSet) {
glSurfaceView.onPause();
}
}
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
if (isRenderSet) {
glSurfaceView.onResume();
}
}
绘制三角形-Render的实现类
绘制的基础知识
GLThread
因为Android中的GLSurfaceView的操作，其实都是在GLThread中进行。所以生命周期方法的回调也都在GLThread线程中。所有OpenGL的操作也都需要在该线程中。
基础的生命周期方法
接下来转到Render的实现类里面来。先关注需要实现的生命周期方法。
/**
* 注意:
* 因为我们是使用g20来进行编程，需要要注意导包
*
* 主要在Render类内，完成对应的绘制.
* 对应的生命周期的回调
* -> onSurfaceCreated
* -> onSurfaceChanged
* -> onDrawFrame
*
* Created by a2957 on 2018/5/3.
*/
public class ViewGLRender implements GLSurfaceView.Renderer {
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
//0.简单的给窗口填充一种颜色
GLES20.glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,0.0f);
//在创建的时候，去创建这些着色器
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
//在窗口改变的时候调用
GLES20.glViewport(0,0,width,height);
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
//0.glClear（）的唯一参数表示需要被清除的缓冲区。当前可写的颜色缓冲
GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
}
}
如上面代码所示，对应的生命周期方法，对应了各个状态
- onSurfaceCreated
GLSurfaceView创建的时机。按照惯用思维，在这里进行一些初始化的操作。 - onSurfaceChanged
GLSurfaceView改变的时机。如代码所示，初始化GL的ViewPort - onDrawFrame
这个生命周期方法会不断的回调。不断的绘制。
开始绘制三角形
着色器代码的套路
我们需要熟悉编写着色器代码的套路。
之所以说是套路，因为这些步骤都是类似的。
1. 编写着色器的glsl
我们先简单的写一下顶点着色器和片元着色器的代码。这些代码具体是为什么这样写。我们在这里先不关注。我们先熟悉一下流程。
在assets中创建对应的文件。代码内容如下
-
顶点着色器
//定义一个attribute aPosition ，类型为vec4。4个方向的向量 attribute vec4 aPosition; void main() { //这里的gl_Position是OpenGL内置的变量。 gl_Position = aPosition; }简单的描述一下，就是我们自己定义一个属性
aPosition来描述位置。(ps:像是废话) -
片元着色器
//设置片元着色器的精度。这里值要兼容性能和效率。通常都是选择mediump precision mediump float; //定义个常量 uColor uniform vec4 uColor; void main(){ //同样。这里的gl_FragColor是内置的变量 gl_FragColor = uColor; }废话同上。
2. 在onSurfaceCreated方法内初始化
注意OpenGL的操作，都必须在
GLThread中进行。生命周期方法的回调也都在这个线程中
-
编译着色器代码，得到代表着色的Id(类似于指针的感觉)
/** * 对ShaderCode进行编译 * * @param type shader的type * @param shaderCode 进行编译的Shader代码 * @return shaderObjectId */ public static int compileShaderCode(int type, String shaderCode) { //得到一个着色器的ID。主要是对ID进行操作 int shaderObjectId = GLES20.glCreateShader(type); //如果着色器的id不为0，则表示是可以用的 if (shaderObjectId != 0) { //0.上传代码 GLES20.glShaderSource(shaderObjectId, shaderCode); //1.编译代码.根据刚刚和代码绑定的ShaderObjectId进行编译 GLES20.glCompileShader(shaderObjectId); //2.查询编译的状态 int[] status = new int[1]; //调用getShaderIv ，传入GL_COMPILE_STATUS进行查询 GLES20.glGetShaderiv(shaderObjectId, GLES20.GL_COMPILE_STATUS, status, 0); if (status[0] == 0) { //等于0。则表示失败 //失败的话，需要释放资源，就是删除这个引用 GLES20.glDeleteShader(shaderObjectId); Log.w("OpenGL Utils", "compile failed!"); return 0; } } //最后都会去返回这个shader的引用id return shaderObjectId; }这段基本的流程就是
根据着色器的类型，创建一个shaderObjectId=> 使用GLES20将我们的代码和ID进行绑定=> 编译我们绑定的代码=> 查询编译的状态。如果失败的话，就需要释放资源。delete=> 成功返回我们绑定好编译后代码的shaderObjectId -
创建
program,将得到的id绑定上，并链接program@Override public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { super.onSurfaceCreated(gl, config); //0.先从Asset中得到着色器的代码 String vertexShaderCode = GLESUtils.readAssetShaderCode(context, VERTEX_SHADER_FILE); String fragmentShaderCode = GLESUtils.readAssetShaderCode(context, FRAGMENT_SHADER_FILE); //1.得到之后，进行编译。得到id int vertexShaderObjectId = GLESUtils.compileShaderCode(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode); int fragmentShaderObjectId = GLESUtils.compileShaderCode(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode); //3.继续套路。取得到program mProgramObjectId = GLES20.glCreateProgram(); //将shaderId绑定到program当中 GLES20.glAttachShader(mProgramObjectId, vertexShaderObjectId); GLES20.glAttachShader(mProgramObjectId, fragmentShaderObjectId); //4.最后，启动GL link program GLES20.glLinkProgram(mProgramObjectId); }整体的流程就如上面代码注释的一样。
创建program=> 将shaderId绑定到program当中=> 最后，启动GL link program
这样着色器的套路就基本确定下来了。
三角形的形状
上面编写的顶点着色器中，我们定义了aPosition的属性。就相当于我们将在OpenGL中定义了一个存储的点。接下来,我们就会将这个点来存储我们定义的形状信息。来显示出形状。
- 三角形的坐标系
OpenGL中的坐标系是从[-1，1]。
我们先用一组数组的坐标系，来描述我们的三角形
//顶点的坐标系
private static float TRIANGLE_COORDS[] = {
//Order of coordinates: X, Y, Z
0.5f, 0.5f, 0.0f, // top
-0.5f, -0.5f, 0.0f, // bottom left
0.5f, -0.5f, 0.0f // bottom right
};
三角形的归一化坐标.png
我们还会定义一些常量，来帮助我们操作。常量就如注释说明
//在数组中，一个顶点需要3个来描述其位置，需要3个偏移量
private static final int COORDS_PER_VERTEX = 3;
private static final int COORDS_PER_COLOR = 0;
//在数组中，描述一个顶点，总共的顶点需要的偏移量。这里因为只有位置顶点，所以和上面的值一样
private static final int TOTAL_COMPONENT_COUNT = COORDS_PER_VERTEX+COORDS_PER_COLOR;
//一个点需要的byte偏移量。
private static final int STRIDE = TOTAL_COMPONENT_COUNT * Constant.BYTES_PER_FLOAT;
-
给三角形分配内存空间
需要注意的是，
调用GLES20的包的方法时，其实就是调用JNI的方法。
所以分配本地的内存块，将java数据复制到本地内存中，而本地内存可以不受垃圾回收的控制。可以使用nio中的ByteBuffer来创建内存区域。/* 1. 使用nio中的ByteBuffer来创建内存区域。 2. ByteOrder.nativeOrder()来保证，同一个平台使用相同的顺序 3. 然后可以通过put方法，将内存复制过去。 因为这里是Float，所以就使用floatBuffer */ mVertexFloatBuffer = ByteBuffer .allocateDirect(TRIANGLE_COORDS.length * Constant.BYTES_PER_FLOAT) .order(ByteOrder.nativeOrder()) .asFloatBuffer() .put(TRIANGLE_COORDS); //因为是从第一个点开始，就表示三角形的，所以将position移动到0 mVertexFloatBuffer.position(0); -
整体上
- 通过数组来描述三角形的坐标系。因为我们没有考虑空间转换，所以就不需要进行矩阵变化，暂时就直接使用三角形在OpenGl中的坐标系就可以。
- 给定义的数组，分配对应的本地内存的空间。
ByteBuffer .allocateDirect方法
在onDrawFrame中调用绘制
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
super.onDrawFrame(gl);
//0.先使用这个program?这一步应该可以放到onCreate中进行
GLES20.glUseProgram(mProgramObjectId);
//1.根据我们定义的取出定义的位置
int vPosition = GLES20.glGetAttribLocation(mProgramObjectId, A_POSITION);
//2.开始启用我们的position
GLES20.glEnableVertexAttribArray(vPosition);
//3.将坐标数据放入
GLES20.glVertexAttribPointer(
vPosition, //上面得到的id
COORDS_PER_VERTEX, //告诉他用几个偏移量来描述一个顶点
GLES20.GL_FLOAT, false,
STRIDE, //一个顶点需要多少个字节的偏移量
mVertexFloatBuffer);
//取出颜色
int uColor = GLES20.glGetUniformLocation(mProgramObjectId, U_COLOR);
//开始绘制
//设置绘制三角形的颜色
GLES20.glUniform4fv(
uColor,
1,
TRIANGLE_COLOR,
0
);
//绘制三角形.
//draw arrays的几种方式 GL_TRIANGLES三角形
//GL_TRIANGLE_STRIP三角形带的方式(开始的3个点描述一个三角形，后面每多一个点，多一个三角形)
//GL_TRIANGLE_FAN扇形(可以描述圆形)
GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, VERTEX_COUNT);
//禁止顶点数组的句柄
GLES20.glDisableVertexAttribArray(vPosition);
}
- 整体上
- 先
use我们之前得到的programObjectId - 启用我们定义的属性和变量，并设置数据
- 用绘制的命令开始对应的绘制
- 先
最后的效果
image.png
总结一下，我们从这第一章节的内容了解到了下面这些使用的知识点：
- 运行在GLThread中
- 着色器编译和使用的套路
- 使用数组的方式来描述图形，使用本地内存分配的方式来分配对应的内存。
- 绘制图形的过程中，启用我们设置的属性和变量，并且绘制的套路
未知道的：
坐标矩阵的变化。和纹理等。
整体的代码位置：https://github.com/deepsadness/OpenGLDemo5
系列文章地址
Android OpenGL ES(一)-开始描绘一个平面三角形
Android OpenGL ES(二)-正交投影
Android OpenGL ES(三)-平面图形
Android OpenGL ES(四)-为平面图添加滤镜
Android OpenGL ES(五)-结合相机进行预览/录制及添加滤镜
Android OpenGL ES(六) - 将输入源换成视频
Android OpenGL ES(七) - 生成抖音照片电影