OpenGL ES 学习(四) -- 正交投影
这里的内容基本参考于 https://www.jianshu.com/p/51a405bc52ed ，因为写得很好，也没啥补充的，就当做记录一下。
这里先简单解决变形的问题，关于 OpenGL 更多图形矩阵变换，等后面再详细讲。
一. 归一化设备坐标
在OpenGL中，我们要渲染的所有物体都要映射到x轴、y轴、z轴上的[-1, 1]范围内，这个范围内的坐标被称为归一化设备坐标，其独立于屏幕的实际尺寸或者形状。
OpenGL 的坐标 它是个正方形的：
而手机屏幕是长方形的，横竖屏的效果都不一样。同样的比例，视觉上是不一样的，比如绘制一个半径为 0.5 的圆，效果却是一个椭圆：
二. 解决方案
解决此问题，可以把一个物品的坐标，通过平移，缩放的方式，塞到到这个归一化坐标里面就可以了。
可以使用 正交投屏 来处理变形的问题，因为正交投影，没有远近距离的关系。
比如一个手机是竖屏，分辨率 1920x1080 ，怎么样把它放到 [-1,1] 里面？
有两个步骤
- 以短边为基准，比如 1080，取值为 [-1,1]，那边长边缩放后 n = 长/宽 就是 [-n,n]，比如 1920/1080 ≈ 1.78
- 顶点着色器，在设置坐标位置的时候，从 [-n,n] 换算到 [-1,1] 范围内即可。
三. 代码实现
上面的步骤中，第一步比较好实现，在内容变化后，以短边为基准，拿到宽高的比例。
第二步如何实现？
在三维图形学中，一般使用的是4阶矩阵。OpenGL中使用的是列向量，如[xyzw]T，所以与矩阵相乘时，矩阵在前，向量在后。
知道了原理之后，我们代码实现上需要解决以下几个问题：
- 如何获得一个矩阵，可以把坐标范围从[-N,N]换算为[-1,1]的范围内
- 如何将矩阵传递到GLSL中
- 对于问题1，Android提供了Matrix.orthoM这个方法来处理矩阵。
- 对于问题2，与获取顶点索引类似，可以再GLSL中声明一个mat4类型的矩阵变量，获取其索引，再传递值给它
在之前多边形的代码中，修改顶点代码如下，增加一个矩阵变量：
private const val VERTEX_SHADER = """
attribute vec4 a_Position;
mat4：4×4的矩阵
uniform mat4 u_Matrix;
void main()
{
// 矩阵与向量相乘得到最终的位置
gl_Position = u_Matrix * a_Position;
gl_PointSize = 30.0;
}
"""
private const val U_COLOR = "u_Color"
private const val U_MATRIX = "u_Matrix"
//单位矩阵，单位矩阵乘以任何数都等于乘数本身
private val UnitMatrix = floatArrayOf(
1f, 0f, 0f, 0f,
0f, 1f, 0f, 0f,
0f, 0f, 1f, 0f,
0f, 0f, 0f, 1f
)
override fun onSurfaceCreated(gl: GL10?, config: EGLConfig?) {
GLES20.glClearColor(1f, 1f, 1f, 1f)
....
uMatrix = getUniform(U_MATRIX)
}
在 gl 变化时，设置矩阵
override fun onSurfaceChanged(gl: GL10?, width: Int, height: Int) {
GLES20.glViewport(0, 0, width, height)
val aspectRatio = if (width > height) {
width.toFloat() / height
} else {
height.toFloat() / width
}
// 1. 矩阵数组
// 2. 结果矩阵起始的偏移量
// 3. left：x的最小值
// 4. right：x的最大值
// 5. bottom：y的最小值
// 6. top：y的最大值
// 7. near：z的最小值
// 8. far：z的最大值
// 由于是正交矩阵，所以偏移量为0，near 和 far 也不起作用，让他们不相等即可
if (width > height){
Matrix.orthoM(UnitMatrix,0,-aspectRatio,aspectRatio,-1f,1f,0f,1f)
}else{
Matrix.orthoM(UnitMatrix,0,-1f,1f,-aspectRatio,aspectRatio,0f,1f)
}
//更新 matrix 的值，即把 UnitMatrix 值，更新到 uMatrix 这个索引
GLES20.glUniformMatrix4fv(uMatrix,1,false, UnitMatrix,0)
}
参考：
哔哩哔哩 视频：https://www.bilibili.com/video/BV12t4y1c7zd/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click
https://www.jianshu.com/p/51a405bc52ed