Android APP OpenGL ES应用（01）GLSurfaceView 2D/3D绘图基础-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Android APP OpenGL ES应用（01）GLSurfaceView 2D/3D绘图基础。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

1 Android 3D图形基础简介

1.1 OpenGL ES简介

OpenGL本身是开放图形库的一种标准，定义了一个跨语言、跨平台的编程规范，主要用于3D图形编程。OpenGLES是OpenGL的裁剪版本，主要是针对嵌入式设备/移动设备（像手机、游戏机这种等等。。。）进行裁剪后的库。对于Android设备来说主要是用OpenGL ES。从初学者角度来讲 OpenGLES和OpenGL差别不大。

OpenGL主要使用GPU进行绘图，关于CPU和GPU的对比如下所示：

CPU：计算量小，适用于复杂逻辑运算场合，适合迭代计算，通用处理器。
GPU ：计算量大，适用于规模简单计算场合，适合并行运算，附属处理器。

关于OpenGL基础内容以及更多了解可关注系列文章：专题分纲目录 OpenGL教程。

Android 中提供了GLSurfaceView组件来用于现显示2D和3D图形（注意：GLSurfaceView本身并不提供绘制3D图形的功能，而是由GLSurfaceView.Render来完成SurfaceView中3D图形的绘制）。

1.2 GLSurfaceView解读

GLSurfaceView主要用于显示，GLSurfaceView.Render主要用于渲染，GL10类主要用于OpenGLES的具体操作，操作的流程相对繁琐，需要对OpenGL本身有一定了解，因此建议先查看系列文章专题分纲目录 OpenGL教程。再来研究GL10部分代码，相关文档梳理如下：

GLSurfaceView 官方文档：Android GLSurfaceView类详细解读
GLSurfaceView.Render 官方文档：Android GLSurfaceView.Render类详细解读
GLSurfaceView的中用于操作OpenGLES的关键类为GL10，在代码中使用最多，因此也做相关解读，GLSurfaceView关键类GL10官方文档：Android OpenGLES关键类GL10 详细解读

关于具体绘制说明：OpenGL ES只能绘制三角形组成的3D图形，而OpenGL可以绘制四边形和多边形组成的3D图形。

2 GLSurfaceView 2D实战

2.1 静态三角形

实现功能：使用GL10（OpenGLES的关键类）在屏幕上显示一个三角形。

Android APP OpenGL ES应用（01）GLSurfaceView 2D/3D绘图基础

关于该程序，自定义MyRender的代码实现如下所示：

class MyRender implements GLSurfaceView.Renderer {
    //定义顶点坐标，用于顶点着色器 Vertex Shader
    private float[] triangleData = new float[] {
            0.0f, 0.5f , 0.0f ,  //上顶点
            -0.5f, 0.0f , 0.0f , //左顶点
            0.5f, 0.0f , 0.0f    //右顶点
    };

    //定义颜色数组，用于片段着色器 Fragment Shader
    private int[] triangleColor = new int[] {
            0xffff,0x0,0x0,0x0, // 上顶点红色
            0x0,0xffff,0x0,0x0, // 左顶点绿色
            0x0,0x0,0xffff,0x0  // 右顶点蓝色
    };

    //用于数据转换
    private FloatBuffer triangleDataBuffer;
    private IntBuffer triangleColorBuffer;

    public MyRender(){
        //将Vertex Shader数据转换成FloatBuffer
        triangleDataBuffer = BufferUtil.floatBufferUtil(triangleData);
        //将Fragment Shader数据转换成IntBuffer
        triangleColorBuffer = BufferUtil.intBufferUtil(triangleColor);
    }

    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        gl.glDisable(GL10.GL_DITHER);//关闭防抖
        gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT//设置透视修正
                , GL10.GL_FASTEST);
        gl.glClearColor(0, 0, 0, 0);
        gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);// 设置为阴影平滑模式
        gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);// 启用深度测试
        gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);// 设置深度测试的类型
    }

    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        gl.glViewport(0, 0, width, height); //设置3D视窗的大小及位置
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); //设置矩阵模式设为投影矩阵
        gl.glLoadIdentity(); //初始化单位矩阵
        float ratio = (float) width / height; //计算视窗宽高比
        gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10);//设置视窗空间大小
    }

    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);//启用vertex shader 数据
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);//启用fragment shader数据
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);//设置当前矩阵堆栈为模型堆栈

        gl.glLoadIdentity();
        gl.glTranslatef(0.0f, 0.0f, -1.2f);  // 该平移方法用于把图形绘制到可视区域
        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, triangleDataBuffer);//设置vertex shader 数据
        gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FIXED, 0, triangleColorBuffer);//设置 fragment shader数据
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, 3);//根据vertex shader 和 fragment shader数据来 绘制图形
        gl.glFinish();//绘制结束
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);//禁用fragment shader 数据
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);//禁用vertex shader 数据
    }
}

代码中涉及到的工具类 BufferUtil 它的实现如下所示：

public class BufferUtil {
    //将int[]数组转换为OpenGLES所需的IntBuffer
    public static IntBuffer intBufferUtil(int[] arr)
    {
        IntBuffer buffer;
        // 初始化ByteBuffer，长度为arr数组的长度*4，因为一个int占4字节
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(arr.length * 4);
        bb.order(ByteOrder.nativeOrder()); //数组排列用nativeOrder
        buffer = bb.asIntBuffer();
        buffer.put(arr);
        buffer.position(0);
        return buffer;
    }
    //将float[]数组转换为OpenGLES所需的FloatBuffer
    public static FloatBuffer floatBufferUtil(float[] arr)
    {
        FloatBuffer buffer;
        //初始化ByteBuffer，长度为arr数组的长度*4，因为一个float占4字节
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(arr.length * 4);
        bb.order(ByteOrder.nativeOrder());
        buffer = bb.asFloatBuffer();
        buffer.put(arr);
        buffer.position(0);
        return buffer;
    }
}

在MainActivity中实现代码为：

public class MainActivity extends AppCompatActivity  {
    private static String TAG = "MainActivity";
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        GLSurfaceView glSurfaceView = new GLSurfaceView(this);
        MyRender myRender = new MyRender();
        glSurfaceView.setRenderer(myRender);
        setContentView(glSurfaceView);
    }
}

2.2 旋转三角形

实现功能：效果如下所示（绕Z轴旋转）：

Android APP OpenGL ES应用（01）GLSurfaceView 2D/3D绘图基础

在2.1的基础上添加如下代码，如下所示（关注+部分即可）：

class MyRender implements GLSurfaceView.Renderer {
    //...
+   private float rotate = 0.0f;
    //...
    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);//启用vertex shader 数据
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);//启用fragment shader数据
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);//设置当前矩阵堆栈为模型堆栈

        gl.glLoadIdentity();
        gl.glTranslatef(0.0f, 0.0f, -1.1f);  // 该平移方法用于把图形绘制到可视区域
+       gl.glRotatef(rotate,0.0f,0.0f,-1.1f);//沿着Z轴旋转
        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, triangleDataBuffer);//设置vertex shader 数据
        gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FIXED, 0, triangleColorBuffer);//设置 fragment shader数据
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, 3);//根据vertex shader 和 fragment shader数据来 绘制图形
        gl.glFinish();//绘制结束
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
+       rotate++;
    }
    //...
}

3 GLSurfaceView 3D实战旋转彩色立方体

实现功能：效果如下所示（绕(1,1)向量轴旋转）：

Android APP OpenGL ES应用（01）GLSurfaceView 2D/3D绘图基础

关于该程序，自定义MyRender的代码实现如下所示：

class MyRender implements GLSurfaceView.Renderer {
    // 定义立方体的8个顶点
    float[] cubeVertices = new float[] {
            // 前面 正方形的4个顶点
            0.5f, 0.5f, 0.5f,
            0.5f, -0.5f, 0.5f,
            -0.5f, -0.5f, 0.5f,
            -0.5f, 0.5f, 0.5f,
            // 后面 正方形的4个顶点
            0.5f, 0.5f, -0.5f,
            0.5f, -0.5f, -0.5f,
            -0.5f, -0.5f, -0.5f,
            -0.5f, 0.5f, -0.5f
    };

    // 定义立方体的8个顶点的颜色，分别对应上面8个顶点
    int[] cubeColors = new int[]{
            0xffff,0x0,0x0,0x0,   //红色
            0x0,0xffff,0x0,0x0,   //绿色
            0x0,0x0,0xffff,0x0,   //蓝色
            0xffff,0xffff,0x0,0x0,//黄色
            0xffff,0x0,0x0,0x0,   //红色
            0x0,0xffff,0x0,0x0,   //绿色
            0x0,0x0,0xffff,0x0,   //蓝色
            0xffff,0xffff,0x0,0x0,//黄色
    };

    // 定义立方体 6个面（12个三角形所需的顶点）
    private byte[] cubeFacets = new byte[]{
            0, 1, 2,0, 2, 3,
            2, 3, 7,2, 6, 7,
            0, 3, 7,0, 4, 7,
            4, 5, 6,4, 6, 7,
            0, 1, 4,1, 4, 5,
            1, 2, 6,1, 5, 6,
    };

    // 定义Open GL ES绘制所需要的Buffer对象
    FloatBuffer cubeVerticesBuffer;
    ByteBuffer cubeFacetsBuffer;
    IntBuffer cubeColorsBuffer;
    private float rotate = 0.0f;

    public MyRender(){
        // 将立方体的顶点位置数据数组包装成FloatBuffer
        cubeVerticesBuffer = BufferUtil.floatBufferUtil(cubeVertices);
        // 将立方体的6个面（12个三角形）的数组包装成ByteBuffer
        cubeFacetsBuffer = ByteBuffer.wrap(cubeFacets);
        cubeColorsBuffer = BufferUtil.intBufferUtil(cubeColors);
    }

    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        gl.glDisable(GL10.GL_DITHER);//关闭防抖
        gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT//设置透视修正
                , GL10.GL_FASTEST);
        gl.glClearColor(0, 0, 0, 0);
        gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);// 设置为阴影平滑模式
        gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);// 启用深度测试
        gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);// 设置深度测试的类型
    }

    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        gl.glViewport(0, 0, width, height); //设置3D视窗的大小及位置
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); //设置矩阵模式设为投影矩阵
        gl.glLoadIdentity(); //初始化单位矩阵
        float ratio = (float) width / height; //计算视窗宽高比
        gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10);//设置视窗空间大小
    }

    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);//启用vertex shader 数据
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);//启用fragment shader数据
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);//设置当前矩阵堆栈为模型堆栈

        gl.glLoadIdentity();
        gl.glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5f);
        gl.glRotatef(rotate, 1.0f, 1.0f, 0f);// 沿着(1,1)向量为轴的方向旋转
        // 设置顶点的位置数据
        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, cubeVerticesBuffer);
        // 设置顶点的颜色数据
        gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FIXED, 0, cubeColorsBuffer);
        // 按cubeFacetsBuffer指定的面绘制三角形
        gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP,cubeFacetsBuffer.remaining(),GL10.GL_UNSIGNED_BYTE, cubeFacetsBuffer);

        gl.glFinish();//绘制结束
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
        rotate++;
    }
}

代码中涉及到的工具类 BufferUtil 和 MainAciivity代码同2.1 相同，这里不再重复。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-419716.html

到了这里，关于Android APP OpenGL ES应用（01）GLSurfaceView 2D/3D绘图基础的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！