Android OpenGL 开始篇 <1>
我常给一些人的建议:如果条件不错,就不要来做程序员了,因为这不是人干的事!程序员睡觉的时候也是清洁工人开始扫马路的时候!
废话不多说,自己也是作为学习笔记而已,也是督促自己,因为如果仅仅运行一个例子很简单.自己研究这个当然也是需要应用到一定背景下的.
android APP如果需要使用opengl制图,如果在java层实现,一般是GLSurfaceView来显示出opengl制图,GLSurfaceView的特点:
1.管理一个平面,这个平面是一个特殊的内存块,它可以和android视图系统混合. 2.管理一个EGL显示,它能够让OpenGL渲染到一个平面. 3.接受一个用户提供的实际显示的Renderer对象. 4.使用一个专用线程去渲染从而和UI线程解耦. 5.支持on-demand 和连续的渲染. 6.可选的包,追踪 和/或者错误检查这个渲染器的OpenGL调用.
一个GLSurfaceView 一定要注意,这个activity的paused 和resumed 两种状态.当这个activity处于pauses 状态时,GLSurfaceView 客户端需要去调用 onPause() 方法,当activity处于resumed 状态时,GLSurfaceView 客户端也需要去调用 onResume() 方法.
下面新建一个使用opengl的工程,在android studio中.
<1> : 新建一个DurianOpenGL1工程,下面直接贴代码:
package org.durian.durianopengl1;
import android.app.Activity;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.os.Bundle;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuItem;
import org.durian.durianopengl1.gl.Durian3DRender;
import org.durian.durianopengl1.gl.DurianGLRender;
import org.durian.durianopengl1.gl.DurianPhotoRender;
import org.durian.durianopengl1.gl.DurianRotateRender;
import org.durian.durianopengl1.gl.DurianTextureRender;
import org.durian.durianopengl1.input.DurianInputSurfaceView;
import org.durian.durianopengl1.texturefilter.DurianTextureFilterSurfaceView;
public class DurianMainActivity extends Activity {
private GLSurfaceView glview;
private DurianInputSurfaceView glinputview;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
glview=new GLSurfaceView(this);
//glinputview=new DurianInputSurfaceView(this);
//glview.setRenderer(new DurianPhotoRender(this)/*new DurianTextureRender(this)*//*new Durian3DRender(this)*//*new DurianRotateRender(this)*//*new DurianGLRender(this)*/);
glview.setRenderer(new DurianGLRender(this));
setContentView(/*new DurianTextureFilterSurfaceView(this)*//*glinputview*/glview/*R.layout.activity_durian_main*/);
}
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
glview.onResume();
}
@Override
protected void onPause() {
super.onPause();
glview.onPause();
}
}
注意上面Activity的onResume和onPause两个周期,GLSurfaceView也需要根据Activity做相应的调整.
下面是渲染器Renderer:
package org.durian.durianopengl1.gl;
import android.content.Context;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.opengl.GLU;
import org.durian.durianopengl1.draw2d.Square;
import org.durian.durianopengl1.draw2d.Triangle;
import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;
/**
* Created by Administrator on 2016/4/11.
*/
public class DurianGLRender implements GLSurfaceView.Renderer {
private Context mContext;
private Triangle triangle;
private Square square;
private org.durian.durianopengl1.draw2d.color.Triangle ctriangle;
private org.durian.durianopengl1.draw2d.color.Square csquare;
public DurianGLRender(Context context){
mContext=context;
triangle=new Triangle();
square=new Square();
//ctriangle=new org.durian.durianopengl1.draw2d.color.Triangle();
//csquare=new org.durian.durianopengl1.draw2d.color.Square();
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
gl.glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,1.0f);
gl.glClearDepthf(1.0f);
gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);
gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,GL10.GL_NICEST);
gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
gl.glDisable(GL10.GL_DITHER);
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
if(height==0){
height=1;
}
float aspect=(float)width/height;
gl.glViewport(0,0,width,height);
gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
gl.glLoadIdentity();
GLU.gluPerspective(gl,45,aspect,0.1f,100.0f);
gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
gl.glLoadIdentity();
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
gl.glLoadIdentity();
gl.glTranslatef(-3.0f,0.0f,-6.0f);
triangle.draw(gl);
gl.glTranslatef(3.0f,0.0f,1.0f);
square.draw(gl);
gl.glTranslatef(-5.0f,0.0f,-6.0f);
//ctriangle.draw(gl);
gl.glTranslatef(5.0f,0.0f,1.0f);
//csquare.draw(gl);
}
}
这个类中其中有一个Triangle和Square的类,一个是绘制边型,一个是方形的.
实现Renderer类就要实现它的三个基本方法.
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)
这个方法在Renderer创建的时候就会运行,一般在生命周期中只会运行一次.
这个方法一般是做一些初始化的工作.
gl.glClearColor(0f, 0f, 0f, 0f);
设置清除屏幕时所用的颜色。如果您对色彩的工作原理不清楚的话，我快速解释一下。色彩值的范围从0.0f到1.0f。0.0f代表最黑的情况，1.0f就是最亮的情况。glClearColor 后的第一个参数是Red Intensity(红色分量),第二个是绿色，第三个是蓝色。最大值也是1.0f，代表特定颜色分量的最亮情况。最后一个参数是Alpha值。当它用来清除屏幕的时候，我们不用关心第四个数字。现在让它为0.0f。我会用另一个教程来解释这个参数。
通过混合三种原色(红、绿、蓝)，您可以得到不同的色彩。希望您在学校里学过这些。因此，当您使用glClearColor(0.0f,0.0f,1.0f,0.0f)，您将用亮蓝色来清除屏幕。如果您用 glClearColor(0.5f,0.0f,0.0f,0.0f)的话，您将使用中红色来清除屏幕。不是最亮(1.0f)，也不是最暗 (0.0f)。要得到白色背景，您应该将所有的颜色设成最亮(1.0f)。要黑色背景的话，您该将所有的颜色设为最暗(0.0f)。我们在这里设置屏幕为黑色.
gl.glClearDepthf(1.0f);
gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);
这三行是关于depth buffer(深度缓存)的。将深度缓存设想为屏幕后面的层。深度缓存不断的对物体进入屏幕内部有多深进行跟踪。我们本节的程序其实没有真正使用深度缓存，但几乎所有在屏幕上显示3D场景OpenGL程序都使用深度缓存。它的排序决定那个物体先画。这样您就不会将一个圆形后面的正方形画到圆形上来。深度缓存是OpenGL十分重要的部分.
gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,GL10.GL_NICEST);这里告诉OpenGL我们希望进行最好的透视修正。这会十分轻微的影响性能。但使得透视图看起来好一点.
gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
启用smooth shading（阴影平滑）.阴影平滑通过多边形精细的混合色彩，并对外部光进行平滑，在以后的课程中会看到他的效果.
gl.glDisable(GL10.GL_DITHER);
关闭服务器端GL功能,在GL中很多都是一对一对的,比如这个的另一个gl.glEnable(...).
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height)
当发生绘制变化的时候运行.比如横屏切换到竖屏.
gl.glViewport(0,0,width,height);此方法用来设定可见区域，即OpenGL应把渲染之后的图形绘制在窗体的哪个部位，当视见区域是整个窗体时，OpenGL将把渲染结果绘制到整个窗口.
gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);这个函数其实就是对接下来要做什么进行一下声明，也就是在要做下一步之前告诉计算机我要对“什么”进行操作了，这个“什么”在glMatrixMode的“()”里的选项(参数)有3种模式: GL_PROJECTION 投影, GL_MODELVIEW 模型视图, GL_TEXTURE 纹理.
gl.glLoadIdentity();
重设视图模型变换 ， 用于观测创建的物体.
GLU.gluPerspective(gl,45,aspect,0.1f,100.0f);参考:http://blog.chinaunix.net/uid-24448954-id-3059473.html
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl)这个才是真正绘制图形的地方,类似于自定义的View的onDraw方法.
gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
将缓存清除为预先的设置值.
gl.glTranslatef(-3.0f,0.0f,-6.0f);
这个方法是位移操作,三个参数分别是x,y,z左边,(0,0,0)通过前面的glLoadIdentity将被设置在平面中间位置,z的正方向是从屏幕指向上(或者屏幕外).
下面的实现边形的类:
package org.durian.durianopengl1.draw2d;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.nio.FloatBuffer;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;
/**
* Created by Administrator on 2016/4/11.
*/
public class Triangle {
private FloatBuffer vertexBuffer;
private ByteBuffer indexBuffer;
private float[] vertices={
0.0f,1.0f,0.0f,
-1.0f,-1.0f,0.0f,
1.0f,-1.0f,0.0f
};
private byte[] indices={0,1,2};
public Triangle(){
ByteBuffer vbb=ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length*4);
vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
vertexBuffer=vbb.asFloatBuffer();
vertexBuffer.put(vertices);
vertexBuffer.position(0);
indexBuffer=ByteBuffer.allocateDirect(indices.length);
indexBuffer.put(indices);
indexBuffer.position(0);
}
public void draw(GL10 gl){
gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
gl.glVertexPointer(3,GL10.GL_FLOAT,0,vertexBuffer);
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES,indices.length,GL10.GL_UNSIGNED_BYTE,indexBuffer);
gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
}
}
边是由两点一线组成,上面是三边形,那么就有三个坐标,由于opengl是空间坐标,所以坐标是由x,y,z三项组成:
private float[] vertices={
0.0f,1.0f,0.0f,
-1.0f,-1.0f,0.0f,
1.0f,-1.0f,0.0f
};
上面每一行分别对应是x,y,z
构造方法体中:
ByteBuffer vbb=ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length*4);
vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
vertexBuffer=vbb.asFloatBuffer();
vertexBuffer.put(vertices);
vertexBuffer.position(0);opengl对于顶点操作实际是在native层完成的,内存分配也是在native完成的,所以上面是完成顶点的数据的内存分配
gl.glEnableClientState
gl.glDisableClientState
这两个一般是成对出现,可以控制管道（pipeline）开关
下图显示了OpenGL ES 1.x 固定管道的结构图:
管道“工序”大致可以分为 Transformation Stage 和 Rasterization Stage两大步。
OpenGL ES 支持的基本图形为 点Point, 线Line, 和三角形Triangle ，其它所有复制图形都是通过这几种基本几何图形组合而成。
在发出绘图指令后，会对顶点(Vertices)数组进行指定的坐标变换或光照处理。
顶点处理完成后，通过Rasterizer 来生成像素信息，称为”Fragments“ 。
对于Fragment 在经过Texture Processing, Color Sum ,Fog 等处理并将最终处理结果存放在内存中（称为FrameBuffer)。
OpenGL 2.0可以通过编程来修改蓝色的步骤，称为Programmable Shader.
以上管道中工序可以通过设置来打开或关闭某些功能（比如无需雾化Fog处理），并可以为某个工序设置参数，比如设置Vertext Array.
gl.glVertexPointer(3,GL10.GL_FLOAT,0,vertexBuffer);
第一个参数代表每个点或者顶点用几个坐标表示，本例中使用三个xyz。你也可以指定两个只用xy，这样话，z就为0.需要注意的是，第一个参数并不代表有几个点，如果你想要使用20个点来代表一个三角形，这里你需要传入的不是20而是2或3.
第二个参数表示坐标值应当被解析为float类型（这样OpenGL就可以知道每个值占用几位）.
第三个参数可以称为“步长”，代表每个点之间有几位分割。本例中，0代表一个点挨着一个点，有时候你可能会在点的后面定义颜色，这时，你应该指出每个颜色占用的位长，以便OpenGL在解析时跳过这段长度.
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES,indices.length,GL10.GL_UNSIGNED_BYTE,indexBuffer);
第一个参数代表你想要画的几何图形（GL_TRIANGLE_STRIP代表一个三角strip）。其他可能的选项包括GL_POINTS，GL_LINE_STRIP，GL_LINES，GL_LINE_LOOP，GL_TRIANGLES和G:_TRIANGLE_FAN.
第二个参数:glDrawElements其它的参数可以让你重用预定义的带你。比如说，一个四边形包括四个点，每一个四边形可以用两个三角形组合而来。如果你想使用两个三角形组合成一个四边形，你有必要去定义6个点吗？当然不是，你只需要定义四个点，然后引用6次画出两个三角形就可以了，这种处理被称为“indexing into the point buffer”如下所示：
Points：（p1,p2,p3,p4）
Draw indices（p1,p2,p3, p2,p3,p4）
知道了这些，glDrawElements的第二个参数就好理解了，它代表了index buffer中有几个坐标标示（可以理解为点）.
第三个参数代表index 数组中值的类型，是GL_UNSIGNED_SHORT还是GL_UNSIGNED_BYTE。
最后一个参数引用index buffer.
OK,基本操作和解释已经相当清楚了.
另外一个方形类就不过多解释了;
package org.durian.durianopengl1.draw2d;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.nio.FloatBuffer;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;
/**
* Created by Administrator on 2016/4/11.
*/
public class Square {
private FloatBuffer vertexBuffer;
private float[] vertices={
-1.0f,-1.0f,0.0f,
1.0f,-1.0f,0.0f,
-1.0f,1.0f,0.0f,
1.0f,1.0f,0.0f
};
public Square(){
ByteBuffer vbb=ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length*4);
vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
vertexBuffer=vbb.asFloatBuffer();
vertexBuffer.put(vertices);
vertexBuffer.position(0);
}
public void draw(GL10 gl){
gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
gl.glVertexPointer(3,GL10.GL_FLOAT,0,vertexBuffer);
gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP,0,vertices.length/3);
gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
}
}