Android OpenGL 学习笔记 --开始篇-低调大师

Android OpenGL 学习笔记 --开始篇

2017-11-07 524

1、什么是 OpenGL?

　　 OpenGL 是个专业的3D程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层3D图形库。 OpenGL 的前身是 SGI 公司为其图形工作站开的 IRIS GL。IRIS GL 是一个工业标准的3D图形软件接口，功能虽然强大但是移植性不好，于是 SGI 公司便在 IRIS GL 的基础上开发 OpenGL 。具体详细的介绍请点击这里。

2、OpenGL 的发展历程

　　1992年7月发布了 OpenGL 1.0 版本，并与微软共同推出 Windows NT 版本的 OpenGL 。

　　1995年 OpenGL 1.1 版本面市，加入了新功能，并引入了纹理特性等等。

　　一直到 2009年8月Khronos小组发布了 OpenGL 3.2，这是一年以来 OpenGL进行的第三次重要升级。

具体特点及功能、 OpenGL 现状、发展历程、 OpenGL 规范、编程入门请点击这里。

3、OpenGL ES 简介

Android 3D 引擎采用的是 OpenGL ES 。 OpenGL ES 是一套为手持和嵌入式系统设计的3D 引擎API ，由Khronos 公司维护。在PC 领域，一直有两种标准的3D API 进行竞争， OpenGL 和 DirectX 。一般主流的游戏和显卡都支持这两种渲染方式，DirectX 在Windows 平台上有很大的优势，但是 OpenGL 具有更好的跨平台性。

由于嵌入式系统和PC 相比，一般说来，CPU 、内存等都比PC 差很多，而且对能耗有着特殊的要求，许多嵌入式设备并没有浮点运算协处理器，针对嵌入式系统的以上特点，Khronos 对标准的 OpenGL 系统进行了维护和改动，以期望满足嵌入式设备对3D 绘图的要求。

4、 Android OpenGL ES 简介

Android 系统使用 OpenGL 的标准接口来支持3D 图形功能，android 3D 图形系统也分为 java 框架和本地代码两部分。本地代码主要实现的 OpenGL 接口的库，在 Java 框架层，javax.microedition.khronos.opengles 是 java 标准的 OpenGL 包，android.opengl 包提供了 OpenGL 系统和 Android GUI 系统之间的联系。

5、Android 支持 OpenGL 列表

1、GL
2、GL 10
3、GL 10 EXT
4、GL 11
5、GL 11 EXT
6、GL 11 ExtensionPack

我们将使用 GL10 这个类开始接触 OpenGL ，探索3D 领域。

6、一步一步实现自己的 Renderer 类

在 Android 中我们使用 GLSurfaceView 来显示 OpenGL 视图，该类位于 android.opengl 包里面。它提供了一个专门用于渲染3D 的接口 Renderer 。接下来我们就来一步步构建自己的 Renderer 类。

1、为 Renderer 类赶回命名空间

import android.opengl.GLSurfaceView.Renderer;
2、新建一个类来实现 Renderer 接口，代码如下：

public class ThreeDGl implements Renderer
{
}
3、如上代码所写，程序实现了 Renderer 类，则必须重写以下方法

public void onDrawFrame(GL10 gl)
{
}
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height)
{}
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)
{}
4、当窗口被创建时需要调用 onSurfaceCreate ，我们可以在这里对 OpenGL 做一些初始化工作，例如：

                 // 启用阴影平滑
        gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);

         // 黑色背景
        gl.glClearColor( 0 , 0 , 0 , 0 );

         // 设置深度缓存
        gl.glClearDepthf( 1.0f );
         // 启用深度测试
        gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
         // 所作深度测试的类型
        gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);

         // 告诉系统对透视进行修正
        gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);

glHint 用于告诉 OpenGL 我们希望进行最好的透视修正，这会轻微地影响性能，但会使得透视图更好看。
glClearColor 设置清除屏幕时所用的颜色，色彩值的范围从 0.0f~1.0f 大小从暗到这的过程。
glShadeModel 用于启用阴影平滑度。阴影平滑通过多边形精细地混合色彩，并对外部光进行平滑。
glDepthFunc 为将深度缓存设想为屏幕后面的层，它不断地对物体进入屏幕内部的深度进行跟踪。
glEnable 启用深度测试。
5、当窗口大小发生改变时系统将调用 onSurfaceChange 方法，可以在该方法中设置 OpenGL 场景大小，代码如下：

// 设置OpenGL场景的大小
gl.glViewport( 0 , 0 , width, height);
6、场景画出来了，接下来我们就要实现场景里面的内容，比如：设置它的透视图，让它有种越远的东西看起来越小的感觉，代码如下：

// 设置投影矩阵
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
         // 重置投影矩阵
        gl.glLoadIdentity();
         // 设置视口的大小
        gl.glFrustumf( - ratio, ratio, - 1 , 1 , 1 , 10 );
         // 选择模型观察矩阵
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
         // 重置模型观察矩阵
        gl.glLoadIdentity();

gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); 指明接下来的代码将影响 projection matrix （投影矩阵），投影矩阵负责为场景增加透视度。
gl.glLoadIdentity(); 此方法相当于我们手机的重置功能，它将所选择的矩阵状态恢复成原始状态，调用  glLoadIdentity(); 之后为场景设置透视图。
gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);   指明任何新的变换将会影响 modelview matrix （模型观察矩阵）。
gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10); 此方法，前面4个参数用于确定窗口的大小，而后面两个参数分别是在场景中所能绘制深度的起点和终点。
7、了解了上面两个重写方法的作用和功能之后，第三个方法 onDrawFrame 从字面上理解就知道此方法做绘制图操作的。嗯，没错。在绘图之前，需要将屏幕清除成前面所指定的颜色，清除尝试缓存并且重置场景，然后就可以绘图了，代码如下：

// 清除屏幕和深度缓存
gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
// 重置当前的模型观察矩阵
gl.glLoadIdentity();
8、Renderer 类在实现了上面的三个重写之后，在程序入口中只需要调用

Renderer render = new ThreeDGl( this );
     /** Called when the activity is first created. */
    @Override
     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
         super .onCreate(savedInstanceState);
        GLSurfaceView gview = new GLSurfaceView( this );
        gview.setRenderer(render);
        setContentView(gview);
    }

即可将我们绘制的图形显示出来。

下面分享一段使用Renderer类绘制的三角形和四边形的代码：

OpenGL 参考代码

package com.terry;

import java.nio.IntBuffer;

import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;

import android.opengl.GLSurfaceView.Renderer;

public class GLRender implements Renderer{

     float rotateTri,rotateQuad;
     int one = 0x10000 ;

     // 三角形的一个顶点
     private IntBuffer triggerBuffer = IntBuffer.wrap( new int []{
             0 ,one, 0 ,      // 上顶点
             - one, - one, 0 ,     // 左顶点
            one, - one, 0      // 右下点
    });

     // 正方形的四个顶点
     private IntBuffer quateBuffer = IntBuffer.wrap( new int []{
            one,one, 0 ,
             - one, - one, 0 ,
            one, - one, 0 ,
             - one, - one, 0
    });


     private IntBuffer colorBuffer = IntBuffer.wrap( new int []{
            one, 0 , 0 ,one,
             0 ,one, 0 ,one,
             0 , 0 ,one,one
    });



    @Override
     public void onDrawFrame(GL10 gl) {
         // TODO Auto-generated method stub

         // 清除屏幕和深度缓存
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
         // 重置当前的模型观察矩阵
        gl.glLoadIdentity();

         // 左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0
        gl.glTranslatef( - 1.5f , 0.0f , - 6.0f );
          // 设置旋转
        gl.glRotatef(rotateTri, 0.0f , 1.0f , 0.0f );

         // 设置定点数组
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
         // 设置颜色数组
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);

        gl.glColorPointer( 4 , GL10.GL_FIXED, 0 , colorBuffer);
         // 设置三角形顶点
        gl.glVertexPointer( 3 , GL10.GL_FIXED, 0 , triggerBuffer);
         // 绘制三角形
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0 , 3 );

        gl.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);

         // 绘制三角形结束
        gl.glFinish();

         /** ******************** */
         /* 渲染正方形 */
         // 重置当前的模型观察矩阵
        gl.glLoadIdentity();

         // 左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0
        gl.glTranslatef( 1.5f , 0.0f , - 6.0f );

         // 设置当前色为蓝色
        gl.glColor4f( 0.5f , 0.5f , 1.0f , 1.0f );
         // 设置旋转
        gl.glRotatef(rotateQuad, 1.0f , 0.0f , 0.0f );

         // 设置和绘制正方形
        gl.glVertexPointer( 3 , GL10.GL_FIXED, 0 , quateBuffer);
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 0 , 4 );

         // 绘制正方形结束
        gl.glFinish();

         // 取消顶点数组
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);

         // 改变旋转的角度
        rotateTri += 0.5f ;
        rotateQuad -= 0.5f ;
    }

    @Override
     public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
         // TODO Auto-generated method stub

         float ratio = ( float ) width / height;
         // 设置OpenGL场景的大小
        gl.glViewport( 0 , 0 , width, height);
         // 设置投影矩阵
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
         // 重置投影矩阵
        gl.glLoadIdentity();
         // 设置视口的大小
        gl.glFrustumf( - ratio, ratio, - 1 , 1 , 1 , 10 );
         // 选择模型观察矩阵
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
         // 重置模型观察矩阵
        gl.glLoadIdentity();

    }

    @Override
     public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
         // TODO Auto-generated method stub
         // 启用阴影平滑
        gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);

         // 黑色背景
        gl.glClearColor( 0 , 0 , 0 , 0 );

         // 设置深度缓存
        gl.glClearDepthf( 1.0f );
         // 启用深度测试
        gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
         // 所作深度测试的类型
        gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);

         // 告诉系统对透视进行修正
        gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);
    }

}

到此基本对 OpenGL 有一些了解，当然OpenGL 还有更多的东西需要我们去探索，努力吧。

本文转自 terry_龙 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/terryblog/346996，如需转载请自行联系原作者

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