Android使用OpenGL ES 2.0繪制形狀

編寫:jdneo - 原文:http://developer.android.com/training/graphics/opengl/draw.html

在定義了使用OpenGL繪制的形狀之后，你可能希望繪制出它們。使用OpenGL ES 2.0繪制圖形可能會比你想象當中更復雜一些，因為API中提供了大量對于圖形渲染流程的控制。

這節(jié)課將解釋如何使用OpenGL ES 2.0接口畫出在上一節(jié)課中定義的形狀。

初始化形狀

在你開始繪畫之前，你需要初始化并加載你期望繪制的圖形。除非你所使用的形狀結構（原始坐標）在執(zhí)行過程中發(fā)生了變化，不然的話你應該在渲染器的onSurfaceCreated()方法中初始化它們，這樣做是出于內存和執(zhí)行效率的考量。

public class MyGLRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {

    ...
    private Triangle mTriangle;
    private Square   mSquare;

    public void onSurfaceCreated(GL10 unused, EGLConfig config) {
        ...

        // initialize a triangle
        mTriangle = new Triangle();
        // initialize a square
        mSquare = new Square();
    }
    ...
}

畫一個形狀

使用OpenGL ES 2.0畫一個定義好的形狀需要較多代碼，因為你需要提供很多圖形渲染流程的細節(jié)。具體而言，你必須定義如下幾項：

• 頂點著色器（Vertex Shader）：用來渲染形狀頂點的OpenGL ES代碼。
• 片段著色器（Fragment Shader）：使用顏色或紋理渲染形狀表面的OpenGL ES代碼。
• 程式（Program）：一個OpenGL ES對象，包含了你希望用來繪制一個或更多圖形所要用到的著色器。

你需要至少一個頂點著色器來繪制一個形狀，以及一個片段著色器為該形狀上色。這些著色器必須被編譯然后添加到一個OpenGL ES Program當中，并利用它來繪制形狀。下面的代碼在Triangle類中定義了基本的著色器，我們可以利用它們繪制出一個圖形：

public class Triangle {

    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;" +
        "}";

    ...
}

著色器包含了OpenGL Shading Language（GLSL）代碼，它必須先被編譯然后才能在OpenGL環(huán)境中使用。要編譯這些代碼，需要在你的渲染器類中創(chuàng)建一個輔助方法：

public static int loadShader(int type, String shaderCode){

    // create a vertex shader type (GLES20.GL_VERTEX_SHADER)
    // or a fragment shader type (GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER)
    int shader = GLES20.glCreateShader(type);

    // add the source code to the shader and compile it
    GLES20.glShaderSource(shader, shaderCode);
    GLES20.glCompileShader(shader);

    return shader;
}

為了繪制你的圖形，你必須編譯著色器代碼，將它們添加至一個OpenGL ES Program對象中，然后執(zhí)行鏈接。在你的繪制對象的構造函數里做這些事情，這樣上述步驟就只用執(zhí)行一次。

Note：編譯OpenGL ES著色器及鏈接操作對于CPU周期和處理時間而言，消耗是巨大的，所以你應該避免重復執(zhí)行這些事情。如果在執(zhí)行期間不知道著色器的內容，那么你應該在構建你的應用時，確保它們只被創(chuàng)建了一次，并且緩存以備后續(xù)使用。

public class Triangle() {
    ...

    private final int mProgram;

    public Triangle() {
        ...

        int vertexShader = MyGLRenderer.loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER,
                                        vertexShaderCode);
        int fragmentShader = 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);
    }
}

至此，你已經完全準備好添加實際的調用語句來繪制你的圖形了。使用OpenGL ES繪制圖形需要你定義一些變量來告訴渲染流程你需要繪制的內容以及如何繪制。既然繪制屬性會根據形狀的不同而發(fā)生變化，把繪制邏輯包含在形狀類里面將是一個不錯的主意。

創(chuàng)建一個draw()方法來繪制圖形。下面的代碼為形狀的頂點著色器和形狀著色器設置了位置和顏色值，然后執(zhí)行繪制函數：

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

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);
}

一旦你完成了上述所有代碼，僅需要在你渲染器的onDrawFrame()方法中調用draw()方法就可以畫出我們想要畫的對象了：

public void onDrawFrame(GL10 unused) {
    ...

    mTriangle.draw();
}

當你運行這個應用時，它看上去會像是這樣：

在這個代碼樣例中，還存在一些問題。首先，它無法給用戶帶來什么深刻的印象。其次，這個三角形看上去有一些扁，另外當你改變屏幕方向時，它的形狀也會隨之改變。發(fā)生形變的原因是因為對象的頂點沒有根據顯示GLSurfaceView的屏幕區(qū)域的長寬比進行修正。你可以在下一節(jié)課中使用投影（Projection）或者相機視角（Camera View）來解決這個問題。

最后，這個三角形是靜止的，這看上去有些無聊。在添加移動課程當中（后續(xù)課程），你會讓這個形狀發(fā)生旋轉，并使用一些OpenGL ES圖形處理流程中更加新奇的用法。