Android OpenGL ES 图形开发：实现触摸交互控制图形旋转

Android OpenGL ES 图形开发：实现触摸交互控制图形旋转

概述

在 Android 开发中，OpenGL ES 是一个强大的图形渲染工具，而让图形能够响应触摸事件则是提升用户体验的关键。本文将详细介绍如何在 OpenGL ES 应用中实现触摸交互，让用户能够通过触摸屏幕来旋转3D图形。

触摸事件监听基础

要让 OpenGL ES 图形响应触摸事件，我们需要在 GLSurfaceView 中重写 onTouchEvent 方法。这个方法会接收所有的触摸事件，包括按下、移动和抬起等动作。

实现触摸监听

private final float TOUCH_SCALE_FACTOR = 180.0f / 320;
private float mPreviousX;
private float mPreviousY;

@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent e) {
    float x = e.getX();
    float y = e.getY();

    switch (e.getAction()) {
        case MotionEvent.ACTION_MOVE:
            float dx = x - mPreviousX;
            float dy = y - mPreviousY;

            // 根据触摸位置调整旋转方向
            if (y > getHeight() / 2) {
                dx = dx * -1;
            }
            if (x < getWidth() / 2) {
                dy = dy * -1;
            }

            // 更新旋转角度
            mRenderer.setAngle(
                    mRenderer.getAngle() + 
                    ((dx + dy) * TOUCH_SCALE_FACTOR));
            requestRender();
    }

    mPreviousX = x;
    mPreviousY = y;
    return true;
}

这段代码实现了以下功能：

1. 获取当前触摸点的坐标
2. 计算与上一次触摸点的位移差
3. 根据触摸位置调整旋转方向（屏幕上半部分和左半部分会有反向效果）
4. 更新渲染器的旋转角度
5. 请求重绘

性能优化

为了提升性能，我们设置了仅在数据变化时才进行渲染：

public MyGLSurfaceView(Context context) {
    ...
    // 只在绘制数据变化时渲染
    setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY);
}

渲染器中的角度处理

在渲染器中，我们需要公开一个角度变量，并确保线程安全：

public class MyGLRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
    ...
    public volatile float mAngle;

    public float getAngle() {
        return mAngle;
    }

    public void setAngle(float angle) {
        mAngle = angle;
    }
}

使用 volatile 关键字确保多线程环境下变量的可见性。

应用旋转到图形

最后，在渲染器的 onDrawFrame 方法中应用这个角度：

public void onDrawFrame(GL10 gl) {
    ...
    float[] scratch = new float[16];

    // 使用触摸产生的角度创建旋转矩阵
    Matrix.setRotateM(mRotationMatrix, 0, mAngle, 0, 0, -1.0f);

    // 组合旋转矩阵与投影和相机视图
    Matrix.multiplyMM(scratch, 0, mMVPMatrix, 0, mRotationMatrix, 0);

    // 绘制三角形
    mTriangle.draw(scratch);
}

实现效果

完成上述步骤后，用户可以通过在屏幕上滑动来旋转3D图形。触摸屏幕的上半部分和左半部分会产生反向旋转效果，增加了交互的趣味性。

进阶思考

1. 多点触控支持：可以扩展代码以支持多点触控，实现缩放等更复杂的交互
2. 惯性旋转：添加物理引擎实现触摸释放后的惯性旋转效果
3. 边界限制：为旋转角度设置边界，防止过度旋转

总结

通过实现 GLSurfaceView 的触摸事件监听，并将触摸位移转换为旋转角度，我们成功地为 OpenGL ES 图形添加了触摸交互功能。这种技术可以应用于各种3D图形应用中，大大提升了用户体验。

记住，良好的交互设计需要考虑性能优化和用户体验的平衡，本文介绍的 RENDERMODE_WHEN_DIRTY 就是一个很好的性能优化实践。