android平台下OpenGL ES 3.0绘制立方体的几种方式
OpenGL ES 3.0学习实践
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- android平台下OpenGL ES 3.0绘制纯色背景
- android平台下OpenGL ES 3.0绘制圆点、直线和三角形
- android平台下OpenGL ES 3.0绘制彩色三角形
- android平台下OpenGL ES 3.0从矩形中看矩阵和正交投影
- android平台下OpenGL ES 3.0着色语言基础知识(上)
- android平台下OpenGL ES 3.0着色语言基础知识(下)
- android平台下OpenGL ES 3.0实例详解顶点属性、顶点数组
- android平台下OpenGL ES 3.0实例详解顶点缓冲区对象(VBO)和顶点数组对象(VAO)
- android平台下OpenGL ES 3.0绘制立方体的几种方式
目录
- 绘制图元的几个方法
- 基于线段的方式
- 基于顶点法绘制立方体
- 基于索引法绘制立方体
绘制图元的几个方法
OpenGL ES中有5个绘制图元的API调用：
glDrawArrays、gIDrawElements、glDrawRangeHonents、 glDrawArraysInstanced和glDrawElementsInstanced。
glDrawArrays用元素索引为first到first+count-1的元素指定的顶点绘制mode指定的图元。
调用
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6)将绘制两个三角形：一个三角形由元素索引(0, 1, 2)指定，另一个三角形由元素索引(3, 4, 5)指定。
调用glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP，0, 5)将绘制3个三角形：一个由元素索引(0, 1, 2)指定，第二个三角形由元素索引(2, 1, 3)指定，最后一个三角形由元素索引(2, 3, 4)指定。
基于线段的方式
基于之前的工程项目，新建LineCubeRenderer.java类
/**
* @anchor: andy
* @date: 2018-11-09
* @description:
*/
public class LineCubeRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
private final FloatBuffer vertexBuffer;
private int mProgram;
private static final int POSITION_COMPONENT_COUNT = 3;
/**
* 点的坐标
*/
private float[] vertexPoints = new float[]{
0.25f, 0.25f, 0.0f, //V0
-0.75f, 0.25f, 0.0f, //V1
-0.75f, -0.75f, 0.0f, //V2
0.25f, -0.75f, 0.0f, //V3
0.75f, -0.25f, 0.0f, //V4
0.75f, 0.75f, 0.0f, //V5
-0.25f, 0.75f, 0.0f, //V6
-0.25f, -0.25f, 0.0f, //V7
-0.25f, 0.75f, 0.0f, //V6
-0.75f, 0.25f, 0.0f, //V1
0.75f, 0.75f, 0.0f, //V5
0.25f, 0.25f, 0.0f, //V0
-0.25f, -0.25f, 0.0f, //V7
-0.75f, -0.75f, 0.0f, //V2
0.75f, -0.25f, 0.0f, //V4
0.25f, -0.75f, 0.0f //V3
};
public LineCubeRenderer() {
//分配内存空间,每个浮点型占4字节空间
vertexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertexPoints.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
//传入指定的坐标数据
vertexBuffer.put(vertexPoints);
vertexBuffer.position(0);
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
//设置背景颜色
GLES30.glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f);
//编译
final int vertexShaderId = ShaderUtils.compileVertexShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.vertex_linecube_shader));
final int fragmentShaderId = ShaderUtils.compileFragmentShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.fragment_linecube_shader));
//链接程序片段
mProgram = ShaderUtils.linkProgram(vertexShaderId, fragmentShaderId);
//使用程序片段
GLES30.glUseProgram(mProgram);
GLES30.glVertexAttribPointer(0, POSITION_COMPONENT_COUNT, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);
GLES30.glEnableVertexAttribArray(0);
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
GLES30.glViewport(0, 0, width, height);
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//指定线宽
GLES30.glLineWidth(5);
GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_LOOP, 0, 4);
GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_LOOP, 4, 4);
GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINES, 8, 8);
}
}
顶点着色器
#version 300 es
layout (location = 0) in vec4 vPosition;
out vec4 vColor;
void main() {
gl_Position = vPosition;
gl_PointSize = 10.0;
vColor = vec4(0.8,0.8,0.8,1.0);
}
片段着色器
#version 300 es
precision mediump float;
in vec4 vColor;
out vec4 fragColor;
void main() {
fragColor = vColor;
}
输出如下：
上面的坐标点注释已经很清楚了，可以对照下面这张图来理解对应的坐标
基于顶点法绘制立方体
/**
* @anchor: andy
* @date: 2018-11-09
* @description:
*/
public class ColorCubeRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
private final FloatBuffer vertexBuffer, colorBuffer;
private int mProgram;
private static final int VERTEX_POSITION_SIZE = 3;
private static final int VERTEX_COLOR_SIZE = 4;
/**
* 点的坐标
*/
private float[] vertexPoints = new float[]{
//背面矩形
0.75f, 0.75f, 0.0f, //V5
-0.25f, 0.75f, 0.0f, //V6
-0.25f, -0.25f, 0.0f, //V7
0.75f, 0.75f, 0.0f, //V5
-0.25f, -0.25f, 0.0f, //V7
0.75f, -0.25f, 0.0f, //V4
//左侧矩形
-0.25f, 0.75f, 0.0f, //V6
-0.75f, 0.25f, 0.0f, //V1
-0.75f, -0.75f, 0.0f, //V2
-0.25f, 0.75f, 0.0f, //V6
-0.75f, -0.75f, 0.0f, //V2
-0.25f, -0.25f, 0.0f, //V7
//底部矩形
0.75f, -0.25f, 0.0f, //V4
-0.25f, -0.25f, 0.0f, //V7
-0.75f, -0.75f, 0.0f, //V2
0.75f, -0.25f, 0.0f, //V4
-0.75f, -0.75f, 0.0f, //V2
0.25f, -0.75f, 0.0f, //V3
//正面矩形
0.25f, 0.25f, 0.0f, //V0
-0.75f, 0.25f, 0.0f, //V1
-0.75f, -0.75f, 0.0f, //V2
0.25f, 0.25f, 0.0f, //V0
-0.75f, -0.75f, 0.0f, //V2
0.25f, -0.75f, 0.0f, //V3
//右侧矩形
0.75f, 0.75f, 0.0f, //V5
0.25f, 0.25f, 0.0f, //V0
0.25f, -0.75f, 0.0f, //V3
0.75f, 0.75f, 0.0f, //V5
0.25f, -0.75f, 0.0f, //V3
0.75f, -0.25f, 0.0f, //V4
//顶部矩形
0.75f, 0.75f, 0.0f, //V5
-0.25f, 0.75f, 0.0f, //V6
-0.75f, 0.25f, 0.0f, //V1
0.75f, 0.75f, 0.0f, //V5
-0.75f, 0.25f, 0.0f, //V1
0.25f, 0.25f, 0.0f //V0
};
//立方体的顶点颜色
private float[] colors = {
//背面矩形颜色
1f, 0f, 1f, 1f,
1f, 0f, 1f, 1f,
1f, 0f, 1f, 1f,
1f, 0f, 1f, 1f,
1f, 0f, 1f, 1f,
1f, 0f, 1f, 1f,
//左侧矩形颜色
0f, 1f, 0f, 1f,
0f, 1f, 0f, 1f,
0f, 1f, 0f, 1f,
0f, 1f, 0f, 1f,
0f, 1f, 0f, 1f,
0f, 1f, 0f, 1f,
//底部矩形颜色
1f, 0f, 0.5f, 1f,
1f, 0f, 0.5f, 1f,
1f, 0f, 0.5f, 1f,
1f, 0f, 0.5f, 1f,
1f, 0f, 0.5f, 1f,
1f, 0f, 0.5f, 1f,
//正面矩形颜色
0.2f, 0.3f, 0.2f, 1f,
0.2f, 0.3f, 0.2f, 1f,
0.2f, 0.3f, 0.2f, 1f,
0.2f, 0.3f, 0.2f, 1f,
0.2f, 0.3f, 0.2f, 1f,
0.2f, 0.3f, 0.2f, 1f,
//右侧矩形颜色
0.1f, 0.2f, 0.3f, 1f,
0.1f, 0.2f, 0.3f, 1f,
0.1f, 0.2f, 0.3f, 1f,
0.1f, 0.2f, 0.3f, 1f,
0.1f, 0.2f, 0.3f, 1f,
0.1f, 0.2f, 0.3f, 1f,
//顶部矩形颜色
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f,
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f,
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f,
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f,
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f,
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f
};
public ColorCubeRenderer() {
//分配内存空间,每个浮点型占4字节空间
vertexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertexPoints.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
//传入指定的坐标数据
vertexBuffer.put(vertexPoints);
vertexBuffer.position(0);
//分配内存空间,每个浮点型占4字节空间
colorBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(colors.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
//传入指定的数据
colorBuffer.put(colors);
colorBuffer.position(0);
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
//设置背景颜色
GLES30.glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f);
//编译
final int vertexShaderId = ShaderUtils.compileVertexShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.vertex_colorcube_shader));
final int fragmentShaderId = ShaderUtils.compileFragmentShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.fragment_colorcube_shader));
//链接程序片段
mProgram = ShaderUtils.linkProgram(vertexShaderId, fragmentShaderId);
//使用程序片段
GLES30.glUseProgram(mProgram);
GLES30.glVertexAttribPointer(0, VERTEX_POSITION_SIZE, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);
//启用位置顶点属性
GLES30.glEnableVertexAttribArray(0);
GLES30.glVertexAttribPointer(1, VERTEX_COLOR_SIZE, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, colorBuffer);
//启用颜色顶点属性
GLES30.glEnableVertexAttribArray(1);
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
GLES30.glViewport(0, 0, width, height);
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLES, 0, 36);
}
}
输出显示如下：
聪明的你一定发现了，其实绘制立方体我们只需要绘制外层的三个面就可以了，去掉顶点位置和颜色属性中的，背面，左侧以及底部相关的属性，只保留最外层的三个可见面，运行试试看，结果也是一样
基于索引法绘制立方体
/**
* @anchor: andy
* @date: 2018-11-09
* @description: 基于索引法绘制立方体
*/
public class IndicesCubeRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
private final FloatBuffer vertexBuffer, colorBuffer;
private final ShortBuffer indicesBuffer;
private int mProgram;
private static final int VERTEX_POSITION_SIZE = 3;
private static final int VERTEX_COLOR_SIZE = 4;
/**
* 点的坐标
*/
private float[] vertexPoints = new float[]{
//正面矩形
0.25f, 0.25f, 0.0f, //V0
-0.75f, 0.25f, 0.0f, //V1
-0.75f, -0.75f, 0.0f, //V2
0.25f, -0.75f, 0.0f, //V3
//背面矩形
0.75f, -0.25f, 0.0f, //V4
0.75f, 0.75f, 0.0f, //V5
-0.25f, 0.75f, 0.0f, //V6
-0.25f, -0.25f, 0.0f //V7
};
/**
* 定义索引
*/
private short[] indices = {
//背面
5, 6, 7, 5, 7, 4,
//左侧
6, 1, 2, 6, 2, 7,
//底部
4, 7, 2, 4, 2, 3,
//顶面
5, 6, 7, 5, 7, 4,
//右侧
5, 0, 3, 5, 3, 4,
//正面
0, 1, 2, 0, 2, 3
};
//立方体的顶点颜色
private float[] colors = {
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f, //V0
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f, //V1
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f, //V2
0.3f, 0.4f, 0.5f, 1f, //V3
0.6f, 0.5f, 0.4f, 1f, //V4
0.6f, 0.5f, 0.4f, 1f, //V5
0.6f, 0.5f, 0.4f, 1f, //V6
0.6f, 0.5f, 0.4f, 1f //V7
};
public IndicesCubeRenderer() {
//分配内存空间,每个浮点型占4字节空间
vertexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertexPoints.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
//传入指定的坐标数据
vertexBuffer.put(vertexPoints);
vertexBuffer.position(0);
//分配内存空间,每个浮点型占4字节空间
colorBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(colors.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
//传入指定的数据
colorBuffer.put(colors);
colorBuffer.position(0);
//分配内存空间,每个浮点型占4字节空间
indicesBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(indices.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asShortBuffer();
//传入指定的数据
indicesBuffer.put(indices);
indicesBuffer.position(0);
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
//设置背景颜色
GLES30.glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f);
//编译
final int vertexShaderId = ShaderUtils.compileVertexShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.vertex_colorcube_shader));
final int fragmentShaderId = ShaderUtils.compileFragmentShader(ResReadUtils.readResource(R.raw.fragment_colorcube_shader));
//链接程序片段
mProgram = ShaderUtils.linkProgram(vertexShaderId, fragmentShaderId);
//使用程序片段
GLES30.glUseProgram(mProgram);
GLES30.glVertexAttribPointer(0, VERTEX_POSITION_SIZE, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);
//启用位置顶点属性
GLES30.glEnableVertexAttribArray(0);
GLES30.glVertexAttribPointer(1, VERTEX_COLOR_SIZE, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, colorBuffer);
//启用颜色顶点属性
GLES30.glEnableVertexAttribArray(1);
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
GLES30.glViewport(0, 0, width, height);
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
GLES30.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, indices.length, GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, indicesBuffer);
}
}
输出如下：
如果我们采用glDrawArrays的方式，需要给这个立方体指定很多的顶点，而使用glDrawElements方法绘制的时候，我们只需要指定8个顶点即可，因此当涉及到顶点共享的时候，应该尽可能的使用glDrawElements方法完成绘制。
项目地址：
https://github.com/byhook/opengles4android
参考：
《OpenGL ES 3.0 编程指南第2版》
《OpenGL ES应用开发实践指南Android卷》