利用opengl es画立方体的简单流程

最近在学习opengl es，其中弄了一个小Demo，画了个天空盒，并在场景里加了个立方体，下面主要介绍下画立方体的流程。

一、在Android中使用opengl es，主要是使用GLSurfaceView和GLSurfaceView.Renderer。

GLSurfaceView继承自SurfaceView,通过该类来使用opengl es，为Android提供view。

通过setContentView(mGLSurfaceView)来实现的，这里我用MySurfaceView对GLSurfaceView进行了一下封装，放到自己建的类中。

二、连通了opengl es和Android的view，那么具体的内容将由GLSurfaceView.Renderer来提供，它是渲染器，也是我们要实现的一个接口，完成它的三个方法：

a. onSurfaceCreated，在Surface创建的时候调用

b.onSurfaceChanged， 在Surface改变的的时候调用

c. onDrawFrame， 在Surface上绘制的时候调用,也代表着画面的每一帧

在自己建立的MySurfaceView类中使用内部类SceneRenderer来实现Renderer接口

针对要实现的三个方法进行介绍，直接上代码，代码中注释很清晰，主要说一下图中后两行，使用的矩阵后面在介绍，而最后一行，该类将在onDrawFrame中完成立方体的绘制

下面这一段代码就运行在onDrawFrame中绘制立方体

下面是重点的内容部分，也是使用opengl es绘制的流程

构造函数中利用两个方法完成2项准备工作，第一个是准备模型（立方体）的顶点坐标和颜色坐标,只给出了一部分，立方体一个面的位置坐标和颜色坐标。

final float cubePosition[] =
        {
                // Front face
                -1.0f, 1.0f, 1.0f,
                -1.0f, -1.0f, 1.0f,
                1.0f, 1.0f, 1.0f,
                -1.0f, -1.0f, 1.0f,
                1.0f, -1.0f, 1.0f,
                1.0f, 1.0f, 1.0f,

……,};

 

final float[] cubeColor =
        {
                // Front face (red)
                1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
                1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
                1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
                1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
                1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
                1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,

…….,};

mCubePositions = ByteBuffer.allocateDirect(cubePosition.length * 4)
        .order(ByteOrder.nativeOrder()).asFloatBuffer();
mCubePositions.put(cubePosition).position(0);
mCubeColors = ByteBuffer.allocateDirect(cubeColor.length * 4)
        .order(ByteOrder.nativeOrder()).asFloatBuffer();
mCubeColors.put(cubeColor).position(0);

有了坐标之后将这些坐标放到mCubePositions和mCubeColors两个buffer中，可以理解为opengl es在画立方体时，从buffer的开始位置取坐标开始绘制。

另一个主要工作就是准备shader，为Vertex Shader 和 Fragment Shader ，分别是顶点着色器和片段着色器，是可编程管线中两部分，可以理解为通过流水线上的两个位置，我们要完成的一些工作，向管线中提供相应所需要的东西。

vertex_tex_S.sh和frag_tex_S.sh是两个脚本语言，加载之后创建程序，然后定位到我们要提供信息的地方，即程序中的三个索引id（你也可以用0，1，2，3…来表示），位置、mvp（模型-视图-透视）矩阵，颜色。

下面的一大段就是创建并链接着色器的过程，从上面给出的脚本语言来创建，创建之后再glAttachShader，顶点着色器和片段着色器都要创建和glAttachShader，然后再将他们GLES20.glLinkProgram(program)，这是opengl中固定的流程。

public static int createProgram(String vertexSource, String fragmentSource)
{
    //加载顶点着色器
    int vertexShader = loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexSource);
    if (vertexShader == 0)
    {
        return 0;
    }
    //加载片元着色器
    int pixelShader = loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentSource);
    if (pixelShader == 0)
    {
        return 0;
    }
    //创建程序
    int program = GLES20.glCreateProgram();
    //若程序创建成功则向程序中加入顶点着色器与片元着色器
    if (program != 0)
    {
        //向程序中加入顶点着色器
        GLES20.glAttachShader(program, vertexShader);
        checkGlError("glAttachShader");
        //向程序中加入片元着色器
        GLES20.glAttachShader(program, pixelShader);
        checkGlError("glAttachShader");
        //链接程序
        GLES20.glLinkProgram(program);
        //存放链接成功program数量的数组
        int[] linkStatus = new int[1];
        //获取program的链接情况
        GLES20.glGetProgramiv(program, GLES20.GL_LINK_STATUS, linkStatus, 0);
        //若链接失败则报错并删除程序
        if (linkStatus[0] != GLES20.GL_TRUE)
        {
            Log.e("ES20_ERROR", "Could not link program: ");
            Log.e("ES20_ERROR", GLES20.glGetProgramInfoLog(program));
            GLES20.glDeleteProgram(program);
            program = 0;
        }
    }
    return program;
}

//检查每一步操作是否有错误的方法
public static void checkGlError(String op)
{
    int error;
    while ((error = GLES20.glGetError()) != GLES20.GL_NO_ERROR)
    {
        Log.e("ES20_ERROR", op + ": glError " + error);
        throw new RuntimeException(op + ": glError " + error);
    }
}

最后一步就是画立方体了，先是使用创建好的着色器程序，然后传递给一个mvp矩阵，该矩阵就是将立方体显示在手机屏幕上，首先画出的是在立方体自己坐标系下的model矩阵，需要变换到世界坐标系，这里世界坐标系和立方体自己坐标系重合，然后再变换到相机坐标系中（通过view的矩阵），最后在变换到屏幕坐标系中（使用透视矩阵），变换的过程使用矩阵相乘的形式。图中已用红线表示，从buffer中取数据方法指定标示的地方，最后就是开始绘图了，由于采用三角面开始画，每个面6个点，画两个三角形，6个面36个点。