【Android】OpenGL ES入门

概述：OpenGL 是Open Graphics Library的简称，ES是Embedded Systems的简称，连起来就是针对嵌入式系统的开源图形库。

看下OpenGL ES 的api版本和安卓系统版本的对照：
OpenGL ES 1.0 and 1.1 - This API specification is supported by Android 1.0 and higher.
OpenGL ES 2.0 - This API specification is supported by Android 2.2 (API level 8) and higher.
OpenGL ES 3.0 - This API specification is supported by Android 4.3 (API level 18) and higher.
OpenGL ES 3.1 - This API specification is supported by Android 5.0 (API level 21) and higher.

讲解：Android框架中有两个基础类，可让您使用OpenGL ES API创建和操作图形：GLSurfaceView(https://developer.android.com/reference/android/opengl/GLSurfaceView.html)和GLSurfaceView.Renderer(https://developer.android.com/reference/android/opengl/GLSurfaceView.Renderer.html)。

1.GLSurfaceView这个类是一个View(https://developer.android.com/reference/android/view/View.html)可以使用OpenGL API调用绘制和操作对象的类，在功能上类似于SurfaceView(https://developer.android.com/reference/android/view/SurfaceView.html)

2.GLSurfaceView.Renderer(https://developer.android.com/reference/android/opengl/GLSurfaceView.Renderer.html)

此接口定义了在a中绘制图形所需的方法GLSurfaceView(https://developer.android.com/reference/android/opengl/GLSurfaceView.html)。您必须将此接口的实现作为单独的类提供，并GLSurfaceView(https://developer.android.com/reference/android/opengl/GLSurfaceView.html)使用它将其附加到您的实例 GLSurfaceView.setRenderer()(https://developer.android.com/reference/android/opengl/GLSurfaceView.html#setRenderer(android.opengl.GLSurfaceView.Renderer))`。

GLSurfaceView.Renderer(https://developer.android.com/reference/android/opengl/GLSurfaceView.Renderer.html)接口要求您实现以下方法：

onSurfaceCreated()：系统在创建时调用此方法一次GLSurfaceView使用此方法执行仅需要发生一次的操作，例如设置OpenGL环境参数或初始化OpenGL图形对象。
onDrawFrame()：系统在每次重绘时调用此方法GLSurfaceView。使用此方法作为绘制（和重新绘制）图形对象的主要执行点。
onSurfaceChanged()：系统在GLSurfaceView几何图形更改时调用此方法，包括更GLSurfaceView设备屏幕的大小或方向。例如，当设备从纵向更改为横向时，系统会调用此方法。使用此方法响应GLSurfaceView容器中的更改。

使用前，需在清单文件里声明，这里我们使用ES2.0,如下：

OpenGL的坐标系以屏幕中心点为原点

image.png

简单示例：

public class OpenGLES20Activity extends Activity {

    private GLSurfaceView mGLView;

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        // Create a GLSurfaceView instance and set it
        // as the ContentView for this Activity.
        mGLView = new MyGLSurfaceView(this);
        setContentView(mGLView);
    }
}

class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView {

    private final MyGLRenderer mRenderer;

    public MyGLSurfaceView(Context context){
        super(context);

        // Create an OpenGL ES 2.0 context
        setEGLContextClientVersion(2);

        mRenderer = new MyGLRenderer();

        // Set the Renderer for drawing on the GLSurfaceView
        setRenderer(mRenderer);
    }
}

public class MyGLRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {

    public void onSurfaceCreated(GL10 unused, EGLConfig config) {
        // Set the background frame color
        GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    }

    public void onDrawFrame(GL10 unused) {
        // Redraw background color
        GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    }

    public void onSurfaceChanged(GL10 unused, int width, int height) {
        GLES20.glViewport(0, 0, width, height);
    }
}

上面三段代码准备好，开始写关键部分图形绘制的bean

画一个形状

使用OpenGL ES 2.0绘制定义的形状需要大量代码，因为您必须向图形渲染管道提供大量细节。具体而言，您必须定义以下内容：

顶点着色器Vertex Shader - 用于渲染形状顶点的OpenGL ES图形代码。
Fragment Shader - OpenGL ES代码，用于渲染具有颜色或纹理的形状的面。
程序 Program - 一个OpenGL ES对象，包含要用于绘制一个或多个形状的着色器。

至少一个顶点着色器来绘制形状，并使用一个片段着色器为该形状着色。必须编译这些着色器，然后将其添加到OpenGL ES程序中，然后使用该程序绘制形状。以下是如何定义可用于在Triangle类中绘制形状的基本着色器的示例：

public class Triangle {
    private int mPositionHandle;
    private int mColorHandle;

    private final int vertexCount = triangleCoords.length / COORDS_PER_VERTEX;
    private final int vertexStride = COORDS_PER_VERTEX * 4; // 4 bytes per vertex

    private final int mProgram;
    private FloatBuffer vertexBuffer;
    private final String vertexShaderCode =
            "attribute vec4 vPosition;" +
                    "void main() {" +
                    "  gl_Position = vPosition;" +
                    "}";

    private final String fragmentShaderCode =
            "precision mediump float;" +
                    "uniform vec4 vColor;" +
                    "void main() {" +
                    "  gl_FragColor = vColor;" +
                    "}";

    // number of coordinates per vertex in this array
    static final int COORDS_PER_VERTEX = 3;
    static float triangleCoords[] = {   // in counterclockwise order:
            0.0f,  0.622008459f, 0.0f, // top
            -0.5f, -0.311004243f, 0.0f, // bottom left
            0.5f, -0.311004243f, 0.0f  // bottom right
    };

    // Set color with red, green, blue and alpha (opacity) values
    float color[] = { 0.63671875f, 0.76953125f, 0.22265625f, 1.0f };

    public Triangle() {
        // initialize vertex byte buffer for shape coordinates
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(
                // (number of coordinate values * 4 bytes per float)
                triangleCoords.length * 4);
        // use the device hardware's native byte order
        bb.order(ByteOrder.nativeOrder());

        // create a floating point buffer from the ByteBuffer
        vertexBuffer = bb.asFloatBuffer();
        // add the coordinates to the FloatBuffer
        vertexBuffer.put(triangleCoords);
        // set the buffer to read the first coordinate
        vertexBuffer.position(0);
        int vertexShader = MyGLSurfaceView.MyGLRenderer.loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER,
                vertexShaderCode);
        int fragmentShader = MyGLSurfaceView.MyGLRenderer.loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER,
                fragmentShaderCode);

        // create empty OpenGL ES Program
        mProgram = GLES20.glCreateProgram();

        // add the vertex shader to program
        GLES20.glAttachShader(mProgram, vertexShader);

        // add the fragment shader to program
        GLES20.glAttachShader(mProgram, fragmentShader);

        // creates OpenGL ES program executables
        GLES20.glLinkProgram(mProgram);
    }

    public void draw() {
        // Add program to OpenGL ES environment
        GLES20.glUseProgram(mProgram);

        // get handle to vertex shader's vPosition member
        mPositionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vPosition");

        // Enable a handle to the triangle vertices
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(mPositionHandle);

        // Prepare the triangle coordinate data
        GLES20.glVertexAttribPointer(mPositionHandle, COORDS_PER_VERTEX,
                GLES20.GL_FLOAT, false,
                vertexStride, vertexBuffer);

        // get handle to fragment shader's vColor member
        mColorHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "vColor");

        // Set color for drawing the triangle
        GLES20.glUniform4fv(mColorHandle, 1, color, 0);

        // Draw the triangle
        GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, vertexCount);

        // Disable vertex array
        GLES20.glDisableVertexAttribArray(mPositionHandle);
    }
}

定义好图形，我们在GlSurfaceView里面初始化,在onDrawFrame方法里面调用onDraw()

public class MyGLRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {

    .
    private Triangle mTriangle;


    public void onSurfaceCreated(GL10 unused, EGLConfig config) {
      
        mTriangle = new Triangle();
      
    }
   public void onDrawFrame(GL10 unused) {
   
    mTriangle.draw();
} 
}

运行起来就得到下面的图像：

image.png

此代码示例存在一些问题。首先，它不会打动你的朋友。其次，当您更改设备的屏幕方向时，三角形会被压扁并改变形状。形状偏斜的原因是由于对象的顶点尚未针对GLSurfaceView （https://developer.android.com/reference/android/opengl/GLSurfaceView.html)`
显示的屏幕区域的比例进行校正。有时间再写下使用投影和相机视图解决该问题。

最后，三角形是静止的，这有点无聊。在“ 添加运动”课程中，您可以使此形状旋转并更有趣地使用OpenGL ES图形管道。
感谢阅读！

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