Android OpenGL ES 2.0入门实践

本文既然是入门实践，就先从简单的2D图形开始，首先，参考两篇官方文档搭建个框架，便于写OpenGL ES相关的代码：构建 OpenGL ES 环境、OpenGL ES 2.0 及更高版本中的投影和相机视图。

先上代码，代码效果如下图，屏幕上半部份是Java绘制的，下半部份是C++绘制的

一、投影和相机视图

1. 关于坐标轴方向

投影和相机视图主要是设置视点和坐标轴方向，请看下面的代码

override fun onSurfaceCreated(gl: GL10, config: EGLConfig) {
    ...
    // Create a camera view matrix
    Matrix.setLookAtM(vMatrix, 0, 0f, 0f, -3f, 0f, 0f, 0f, 0f, 1.0f, 0.0f)
}

Matrix.setLookAtM 方法的第5个参数 eyeZ 为正值，视点在屏幕前方，负值则在屏幕后方，其符号会影响X轴方向，其绝对值影响绘制元素的大小，绝对值越大，视点离屏幕越远，物体越小，倒数第2个参数 upY 的符号是影响Y轴方向，如果发现绘制的元素上下或者左右翻转了，可以调整这俩参数再看看效果。上面代码摘自官方文档，eyeZ 是负值，看网上教程的时候都说Y轴朝上，X朝右，刚开始写代码的时候发现X坐标总是反的，就是左右颠倒了，才回过头来修改这里的代码。

2. 关于图像拉伸

override fun onSurfaceChanged(gl: GL10, width: Int, height: Int) {
    GLES20.glViewport(0, 0, width, height)

    val ratio: Float = width.toFloat() / height.toFloat()

    // create a projection matrix from device screen geometry
    Matrix.frustumM(projMatrix, 0, -ratio, ratio, -1f, 1f, 3f, 7f)
}

上面代码摘自官方文档，Open GL默认是在一个正方形区域绘制，手机屏幕都是长方形（严格讲是GLSurfaceView的宽高比例），使用默认坐标画出来的图形，看起来被拉长了，使用 Matrix.frustumM 方法结合GLSurfaceView的宽高比，可以调整，使画出来的图形达到预期的效果。

二、绘制2D图形

绘制图形主要参考了一位大佬的系列文章OpenGL ES之六——绘制矩形和圆形，使得鄙人快速入门。

1. 绘制几何图形

OpenGL ES的基本图元是点、线、三角形，参考上面提到的那位大佬的文章，可轻松画出矩形和圆形，最近项目中需要画圆角矩形，鄙人就在此基础上拓展了一下，基本思路就是划分成9块（如下图），绘制矩形使用的索引法，各点的索引已经在图中标出，4个角使用画圆的方式绘制，不过只画四分之一的圆

按照上图，代码中绘制矩形使用的顶点索引如下

private val indices = shortArrayOf(
        0, 1, 2, 0, 2, 3, //中间矩形
        4, 5, 1, 4, 1, 0,//左侧矩形
        1, 6, 7, 1, 7, 2,//底部矩形
        3, 2, 8, 3, 8, 9,//右侧矩形
        11, 0, 3, 11, 3, 10,//顶部矩形
    )

 2. 绘制图片

OpenGL ES之十——纹理贴图（展示一张图片）

3. 绘制文本

思路就是将文字转成Bitmap，再使用纹理贴图的方式绘制，将纹理贴图的Bitmap的来源改为如下代码即可

val bitmap = Bitmap.createBitmap(256, 128, Bitmap.Config.ARGB_8888)
val canvas = Canvas(bitmap)
canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT)

val textPaint = Paint()
textPaint.textSize = 32f
textPaint.isAntiAlias = true
textPaint.color = color
canvas.drawText(text, 16f, 64f, textPaint)

三、使用NDK实现

1. 添加依赖

OpenGL ES属于是Android原生API了，只需要在CMakeLists.txt链接一下相关库即可，GLESv2即OpenGL ES 2.0的库，EGL用于分配和管理 OpenGL ES 上下文和 Surface，但不是必须的，jnigraphics是用来访问Java层的Bitmap的，纹理贴图会用到

target_link_libraries(
        native-lib
        log
        GLESv2
        EGL
        jnigraphics
)

使用的头文件

#include 
#include 
#include 
#include 

2. 将绘制挪到C++

NativeLib.kt

class NativeLib {
    companion object {
        init {
            System.loadLibrary("native-lib");
        }
    }

    external fun onSurfaceCreated()
    external fun onSurfaceChanged(width:Int, height:Int)
    external fun onDrawFrame()
}

native-lib.cpp

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include  //EGL用于分配和管理 OpenGL ES 上下文和 Surface
#include "my_gl_renderer.h"
#include "log_util.h"

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_site_feiyuliuxing_opengltest_nativelib_NativeLib_onSurfaceCreated(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    //onSurfaceCreated
    __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "NDK GLES", "%s", glGetString(GL_VERSION));
    LOG_I("##### %s", glGetString(GL_VERSION));
    on_surface_created();
}
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_site_feiyuliuxing_opengltest_nativelib_NativeLib_onSurfaceChanged(
        JNIEnv *env, jobject thiz, jint width, jint height) {
    // onSurfaceChanged
    on_surface_changed(width, height);
}
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_site_feiyuliuxing_opengltest_nativelib_NativeLib_onDrawFrame(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    // onDrawFrame
    on_draw_frame();
}

NativeGLRenderer.kt

class NativeGLRenderer : GLSurfaceView.Renderer {
    private val nativeLib = NativeLib()

    override fun onSurfaceCreated(p0: GL10?, p1: EGLConfig?) {
        nativeLib.onSurfaceCreated()
    }

    override fun onSurfaceChanged(p0: GL10?, width: Int, height: Int) {
        nativeLib.onSurfaceChanged(width, height)
    }

    override fun onDrawFrame(p0: GL10?) {
        nativeLib.onDrawFrame()
    }
}