opengles绘制圆柱体(光照+纹理)

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转载最新推荐文章于 2026-08-01 09:37:39 发布 1.9k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Modern OpenGL绘制圆柱体 本文主要介绍如何使用 C++ 生成圆柱几何体以及如何在 OpenGL 中绘制它。 1.绘制方法由于我们无法绘制一个完美的圆形底面和圆柱体的弯曲侧面，我们只能通过将底面除以扇区（切片）来采样有限数量的点。因此，它在技术上是通过将这些采样点连接在一起来构建棱柱体。随着样本数量的增加，几何形状更接近于圆柱体。假设一个圆柱体以原点为中心，半径为r，高度为h。圆柱体上的任意点 ( x, y, z ) 可以从具有相应扇形角θ的圆方程计算出来：扇形角的范围是从 0 到 360 度。每个步骤的扇形角可以通过以下方阅读详情

转自：http://blog.youkuaiyun.com/hb707934728/article/details/52439920

先看效果图

圆面的绘制:

[java]view plaincopy 
   
 package test.com.opengles8_1;  
   
   
   
 import java.nio.ByteBuffer;  
 import java.nio.ByteOrder;  
 import java.nio.FloatBuffer;  
 import android.opengl.GLES20;  
 /** 
  * Created by hbin on 2016/9/5. 
  * 圆面 
  */  
 public class Circle {  
     int mProgram;//自定义渲染管线着色器程序id  
     int muMVPMatrixHandle;//总变换矩阵引用  
     int maPositionHandle; //顶点位置属性引用  
     int maTexCoorHandle; //顶点纹理坐标属性引用  
     int muMMatrixHandle;  
   
     int maCameraHandle; //摄像机位置属性引用  
     int maNormalHandle; //顶点法向量属性引用  
     int maLightLocationHandle;//光源位置属性引用  
   
   
     String mVertexShader;//顶点着色器代码脚本  
     String mFragmentShader;//片元着色器代码脚本  
   
     FloatBuffer   mVertexBuffer;//顶点坐标数据缓冲  
     FloatBuffer   mTexCoorBuffer;//顶点纹理坐标数据缓冲  
     FloatBuffer   mNormalBuffer;//顶点法向量数据缓冲  
     int vCount=0;  
     float xAngle=0;//绕x轴旋转的角度  
     float yAngle=0;//绕y轴旋转的角度  
     float zAngle=0;//绕z轴旋转的角度  
   
     public Circle(MySurfaceView mv,float scale,float r,int n)  
     {  
         //调用初始化顶点数据的initVertexData方法  
         initVertexData(scale,r,n);  
         //调用初始化着色器的intShader方法  
         initShader(mv);  
     }  
   
     public void initVertexData(  
             float scale,//大小  
             float r,//半径  
             int n //切分的份数  
     ){  
         r=r*scale;  
         float angdegSpan=360.0f/n;//顶角的度数  
         vCount=3*n;//顶点个数,共有n个三角形，每个三角形都有3个顶点  
   
         float[] vertices=new float[vCount*3];//顶点坐标数据  
         float[] textures=new float[vCount*2];//顶点纹理S,T坐标值数组  
   
         //坐标数据初始化  
         int count=0;  
         int stCount=0;  
         for (float angdeg=0;Math.ceil(angdeg)<360;angdeg+=angdegSpan){  
             double angrad=Math.toRadians(angdeg);//当前弧度  
             double angradNext=Math.toRadians(angdeg+angdegSpan);//下一弧度  
   
             //中心点  
             vertices[count++]=0;//顶点坐标  
             vertices[count++]=0;  
             vertices[count++]=0;  
   
             textures[stCount++]=0.5F;//ST坐标  
             textures[stCount++]=0.5f;  
   
             //当前点  
             vertices[count++]=(float)(-r*Math.sin(angrad));//顶点坐标  
             vertices[count++]=(float)(r*Math.cos(angrad));  
             vertices[count++]=0;  
   
             textures[stCount++]=(float)(0.5-0.5*Math.sin(angrad));//st坐标  
             textures[stCount++]=(float)(0.5-0.5*Math.cos(angrad));  
   
             //下一点  
             vertices[count++]=(float)(-r*Math.sin(angradNext));//顶点坐标  
             vertices[count++]=(float)(r*Math.cos(angradNext));  
             vertices[count++]=0;  
   
             textures[stCount++]=(float)(0.5-0.5*Math.sin(angradNext));//st坐标  
             textures[stCount++]=(float)(0.5-0.5*Math.cos(angradNext));  
         }  
   
         ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length*4);//创建顶点坐标数据缓冲  
         vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序为本地操作系统顺序  
         mVertexBuffer = vbb.asFloatBuffer();//转换为float型缓冲  
         mVertexBuffer.put(vertices);//向缓冲区中放入顶点坐标数据  
         mVertexBuffer.position(0);//设置缓冲区起始位置  
         //法向量数据初始化-用于计算光照  
         float[] normals=new float[vertices.length];  
         for(int i=0;i<normals.length;i+=3){  
             normals[i]=0;  
             normals[i+1]=0;  
             normals[i+2]=1;  
         }  
         ByteBuffer nbb = ByteBuffer.allocateDirect(normals.length*4);//创建顶点法向量数据缓冲  
         nbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序为本地操作系统顺序  
         mNormalBuffer = nbb.asFloatBuffer();//转换为float型缓冲  
         mNormalBuffer.put(normals);//向缓冲区中放入顶点法向量数据  
         mNormalBuffer.position(0);//设置缓冲区起始位置  
   
         //纹理坐标数据初始化  
         ByteBuffer cbb = ByteBuffer.allocateDirect(textures.length*4);//创建顶点纹理数据缓冲  
         cbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序为本地操作系统顺序  
         mTexCoorBuffer = cbb.asFloatBuffer();//转换为float型缓冲  
         mTexCoorBuffer.put(textures);//向缓冲区中放入顶点纹理数据  
         mTexCoorBuffer.position(0);//设置缓冲区起始位置  
     }  
   
     //自定义初始化着色器initShader方法  
     public void initShader(MySurfaceView mv){  
         //加载顶点着色器的脚本内容  
         mVertexShader=ShaderUtil.loadFromAssetsFile("vertex_tex_light.sh", mv.getResources());  
         //加载片元着色器的脚本内容  
         mFragmentShader=ShaderUtil.loadFromAssetsFile("frag_tex_light.sh", mv.getResources());  
         //基于顶点着色器与片元着色器创建程序  
         mProgram = ShaderUtil.createProgram(mVertexShader, mFragmentShader);  
         //获取程序中顶点位置属性引用id  
         maPositionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aPosition");  
         //获取程序中顶点纹理坐标属性引用id  
         maTexCoorHandle= GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aTexCoor");  
         //获取程序中总变换矩阵引用id  
         muMVPMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uMVPMatrix");  
         //获取程序中顶点法向量属性引用id  
         maNormalHandle= GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aNormal");  
         //获取程序中摄像机位置引用id  
         maCameraHandle=GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uCamera");  
         //获取程序中光源位置引用id  
         maLightLocationHandle=GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uLightLocation");  
         //获取位置、旋转变换矩阵引用id  
         muMMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uMMatrix");  
     }  
   
     public void drawSelf(int texId)  
     {  
         //制定使用某套shader程序  
         GLES20.glUseProgram(mProgram);  
   
         //将最终变换矩阵传入shader程序  
         GLES20.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle, 1, false, MatrixState.getFinalMatrix(), 0);  
   
         //将位置、旋转变换矩阵传入shader程序  
         GLES20.glUniformMatrix4fv(muMMatrixHandle, 1, false, MatrixState.getMMatrix(), 0);  
         //将摄像机位置传入shader程序  
         GLES20.glUniform3fv(maCameraHandle, 1, MatrixState.cameraFB);  
         //将光源位置传入shader程序  
         GLES20.glUniform3fv(maLightLocationHandle, 1, MatrixState.lightPositionFB);  
   
   
         //传送顶点位置数据  
         GLES20.glVertexAttribPointer  
                 (  
                         maPositionHandle,  
                         3,  
                         GLES20.GL_FLOAT,  
                         false,  
                         3*4,  
                         mVertexBuffer  
                 );  
         //传送顶点纹理坐标数据  
         GLES20.glVertexAttribPointer  
                 (  
                         maTexCoorHandle,  
                         2,  
                         GLES20.GL_FLOAT,  
                         false,  
                         2*4,  
                         mTexCoorBuffer  
                 );  
         //传送顶点法向量数据  
         GLES20.glVertexAttribPointer  
                 (  
                         maNormalHandle,  
                         4,  
                         GLES20.GL_FLOAT,  
                         false,  
                         3*4,  
                         mNormalBuffer  
                 );  
   
         //启用顶点位置数据  
         GLES20.glEnableVertexAttribArray(maPositionHandle);  
         //启用顶点纹理数据  
         GLES20.glEnableVertexAttribArray(maTexCoorHandle);  
         //启用顶点法向量数据  
         GLES20.glEnableVertexAttribArray(maNormalHandle);  
   
   
         //绑定纹理  
         GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);  
         GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, texId);  
   
         //绘制纹理矩形  
         GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_FAN, 0, vCount);  
     }  
 }  

圆柱侧面的绘制

[java]view plaincopy 
   
 package test.com.opengles8_1;  
   
 import android.opengl.GLES20;  
   
 import java.nio.ByteBuffer;  
 import java.nio.ByteOrder;  
 import java.nio.FloatBuffer;  
   
 /** 
  * Created by hbin on 2016/9/5. 
  * 圆柱侧面 
  */  
 public class CylinderSide {  
     int mProgram;//自定义渲染管线着色器程序id  
     int muMVPMatrixHandle;//总变换矩阵引用  
     int maPositionHandle; //顶点位置属性引用  
     int maTexCoorHandle; //顶点纹理坐标属性引用  
   
     int muMMatrixHandle;//位置、旋转、缩放变换矩阵  
     int maCameraHandle; //摄像机位置属性引用  
     int maNormalHandle; //顶点法向量属性引用  
     int maLightLocationHandle;//光源位置属性引用  
   
   
     String mVertexShader;//顶点着色器代码脚本  
     String mFragmentShader;//片元着色器代码脚本  
   
     FloatBuffer mVertexBuffer;//顶点坐标数据缓冲  
     FloatBuffer   mTexCoorBuffer;//顶点纹理坐标数据缓冲  
     FloatBuffer   mNormalBuffer;//顶点法向量数据缓冲  
     int vCount=0;  
     float xAngle=0;//绕x轴旋转的角度  
     float yAngle=0;//绕y轴旋转的角度  
     float zAngle=0;//绕z轴旋转的角度  
   
     public CylinderSide(MySurfaceView mv,float scale,float r,float h,int n)  
     {  
         //调用初始化顶点数据的initVertexData方法  
         initVertexData(scale,r,h,n);  
         //调用初始化着色器的intShader方法  
         initShader(mv);  
     }  
   
     //自定义初始化顶点坐标数据的方法  
     public void initVertexData(  
             float scale,    //大小  
             float r,        //半径  
             float h,        //高度  
             int n           //切分的份数  
     )  
     {  
         r=scale*r;  
         h=scale*h;  
   
         float angdegSpan=360.0f/n;  
         vCount=3*n*4;//顶点个数，共有3*n*4个三角形，每个三角形都有三个顶点  
         //坐标数据初始化  
         float[] vertices=new float[vCount*3];  
         float[] textures=new float[vCount*2];//顶点纹理S、T坐标值数组  
         //坐标数据初始化  
         int count=0;  
         int stCount=0;  
         for(float angdeg=0;Math.ceil(angdeg)<360;angdeg+=angdegSpan)//侧面  
         {  
             double angrad=Math.toRadians(angdeg);//当前弧度  
             double angradNext=Math.toRadians(angdeg+angdegSpan);//下一弧度  
             //底圆当前点---0  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.sin(angrad));  
             vertices[count++]=0;  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.cos(angrad));  
   
             textures[stCount++]=(float) (angrad/(2*Math.PI));//st坐标  
             textures[stCount++]=1;  
             //顶圆下一点---3  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.sin(angradNext));  
             vertices[count++]=h;  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.cos(angradNext));  
   
             textures[stCount++]=(float) (angradNext/(2*Math.PI));//st坐标  
             textures[stCount++]=0;  
             //顶圆当前点---2  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.sin(angrad));  
             vertices[count++]=h;  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.cos(angrad));  
   
             textures[stCount++]=(float) (angrad/(2*Math.PI));//st坐标  
             textures[stCount++]=0;  
   
             //底圆当前点---0  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.sin(angrad));  
             vertices[count++]=0;  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.cos(angrad));  
   
             textures[stCount++]=(float) (angrad/(2*Math.PI));//st坐标  
             textures[stCount++]=1;  
             //底圆下一点---1  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.sin(angradNext));  
             vertices[count++]=0;  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.cos(angradNext));  
   
             textures[stCount++]=(float) (angradNext/(2*Math.PI));//st坐标  
             textures[stCount++]=1;  
             //顶圆下一点---3  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.sin(angradNext));  
             vertices[count++]=h;  
             vertices[count++]=(float) (-r*Math.cos(angradNext));  
   
             textures[stCount++]=(float) (angradNext/(2*Math.PI));//st坐标  
             textures[stCount++]=0;  
         }  
         //法向量数据初始化  
         float[] normals=new float[vertices.length];  
         for(int i=0;i<vertices.length;i++){  
             if(i%3==1){  
                 normals[i]=0;  
             }else{  
                 normals[i]=vertices[i];  
             }  
         }  
   
   
         ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length*4);//创建顶点坐标数据缓冲  
         vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序为本地操作系统顺序  
         mVertexBuffer = vbb.asFloatBuffer();//转换为float型缓冲  
         mVertexBuffer.put(vertices);//向缓冲区中放入顶点坐标数据  
         mVertexBuffer.position(0);//设置缓冲区起始位置  
   
         ByteBuffer nbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length*4);//创建顶点法向量数据缓冲  
         nbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序为本地操作系统顺序  
         mNormalBuffer = nbb.asFloatBuffer();//转换为float型缓冲  
         mNormalBuffer.put(normals);//向缓冲区中放入顶点法向量数据  
         mNormalBuffer.position(0);//设置缓冲区起始位置  
   
         //st坐标数据初始化  
         ByteBuffer cbb = ByteBuffer.allocateDirect(textures.length*4);//创建顶点纹理数据缓冲  
         cbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序为本地操作系统顺序  
         mTexCoorBuffer = cbb.asFloatBuffer();//转换为float型缓冲  
         mTexCoorBuffer.put(textures);//向缓冲区中放入顶点纹理数据  
         mTexCoorBuffer.position(0);//设置缓冲区起始位置  
     }  
   
     //自定义初始化着色器的initShader方法  
     public void initShader(MySurfaceView mv)  
     {  
         //加载顶点着色器的脚本内容  
         mVertexShader=ShaderUtil.loadFromAssetsFile("vertex_tex_light.sh", mv.getResources());  
         //加载片元着色器的脚本内容  
         mFragmentShader=ShaderUtil.loadFromAssetsFile("frag_tex_light.sh", mv.getResources());  
         //基于顶点着色器与片元着色器创建程序  
         mProgram = ShaderUtil.createProgram(mVertexShader, mFragmentShader);  
         //获取程序中顶点位置属性引用id  
         maPositionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aPosition");  
         //获取程序中顶点纹理坐标属性引用id  
         maTexCoorHandle= GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aTexCoor");  
         //获取程序中总变换矩阵引用id  
         muMVPMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uMVPMatrix");  
   
         //获取程序中顶点法向量属性引用id  
         maNormalHandle= GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aNormal");  
         //获取程序中摄像机位置引用id  
         maCameraHandle=GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uCamera");  
         //获取程序中光源位置引用id  
         maLightLocationHandle=GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uLightLocation");  
         //获取位置、旋转变换矩阵引用id  
         muMMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uMMatrix");  
   
   
     }  
   
     public void drawSelf(int texId)  
     {  
         //制定使用某套shader程序  
         GLES20.glUseProgram(mProgram);  
         //将最终变换矩阵传入shader程序  
         GLES20.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle, 1, false, MatrixState.getFinalMatrix(), 0);  
         //将位置、旋转变换矩阵传入shader程序  
         GLES20.glUniformMatrix4fv(muMMatrixHandle, 1, false, MatrixState.getMMatrix(), 0);  
         //将摄像机位置传入shader程序  
         GLES20.glUniform3fv(maCameraHandle, 1, MatrixState.cameraFB);  
         //将光源位置传入shader程序  
         GLES20.glUniform3fv(maLightLocationHandle, 1, MatrixState.lightPositionFB);  
   
         //传送顶点位置数据  
         GLES20.glVertexAttribPointer  
                 (  
                         maPositionHandle,  
                         3,  
                         GLES20.GL_FLOAT,  
                         false,  
                         3*4,  
                         mVertexBuffer  
                 );  
         //传送顶点纹理坐标数据  
         GLES20.glVertexAttribPointer  
                 (  
                         maTexCoorHandle,  
                         2,  
                         GLES20.GL_FLOAT,  
                         false,  
                         2*4,  
                         mTexCoorBuffer  
                 );  
         //传送顶点法向量数据  
         GLES20.glVertexAttribPointer  
                 (  
                         maNormalHandle,  
                         4,  
                         GLES20.GL_FLOAT,  
                         false,  
                         3*4,  
                         mNormalBuffer  
                 );  
   
         //启用顶点位置数据  
         GLES20.glEnableVertexAttribArray(maPositionHandle);  
         //启用顶点纹理数据  
         GLES20.glEnableVertexAttribArray(maTexCoorHandle);  
         //启用顶点法向量数据  
         GLES20.glEnableVertexAttribArray(maNormalHandle);  
         //绑定纹理  
         GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);  
         GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, texId);  
   
         //绘制纹理矩形  
         GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, vCount);  
     }  
   
 }  