OpenGL ES基本概念介绍

最近不太忙，打算这周开始学习下OpenGL，网上也已经有好多关于OpenGL的书籍和资料了。至于为什么还要写，是为了养成一个良好的学习习惯，也算给自己的学习过程做一个总结。

基本概念

OpenGL定义了一个跨编程语言的，跨平台的编程接口的规格，是一个性能卓越的三维图形标准。OpenGL是一个专业的图形程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。OpenGL ES是专为嵌入式和移动设备设计的一个2D/3D轻量级图形库。是OpenGL的一个子集。

3D图像的最小单位成为点（point）或者顶点（vertex）。它们代表三维空间中的一个点并用来建造更复杂的物体。多边形是由一个个点构成，而物体是由多个多边形组成。尽管通常OpenGL支持多边形，但是OpenGL ES 只支持三边形，所以即使我们要绘制一个正方形也要把它拆分成两个三角形绘制。

先说下坐标系的问题。

默认情况下，以屏幕中心为坐标轴原点。原点左方X为负值，右边为正值，原点上方Y为正值，原点下方为负值，垂直屏幕向外为Z为正值，向里为负值。

坐标如图所示：

了解了坐标轴，我们来看看怎么在坐标系中表示一个点，通常用一组浮点数来表示点。例如一个正方形的4个顶点可表示为：

    float vertices[] = {  

          -1.0f, 1.0f, 0.0f, //左上  

          -1.0f, -1.0f, 0.0f, //左下  

           1.0f, -1.0f, 0.0f, //右下  

           1.0f, 1.0f, 0.0f,  //右上  

    };   

为了提高性能，通常还需要将浮点数组存入一个字节缓冲中。所以有了下面的操作：

 ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length * 4);  //申请内存

    vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());  //设置字节顺序，其中ByteOrder.nativeOrder()是获取本机字节顺序

    FloatBuffer vertexBuffer = vbb.asFloatBuffer();  //转换为float型

    vertexBuffer.put(vertices);  //添加数据

    vertexBuffer.position(0);  //设置缓冲区起始位置

其中ByteOrder.nativeOrder()是获取本机字节顺序。OpenGL ES有操作图形渲染管线的函数，在默认情况下这些函数功能的使用状态是处于关闭的。 启用和关闭这些函数可以用glEnableClientState、glDisableClientState来完成。

// 指定需要启用定点数组  

    gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);  

    // 说明启用数组的类型和字节缓冲，类型为GL_FLOAT  

    gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, vertexBuffer);  

    // 不再需要时，关闭顶点数组  

    gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);  

边

边是连接两个点的一条线，是多边形面的边缘。
多边形

多边形是由边构成的单闭合环。 OpenGL ES中的多边形必须是凸多边形，即在多边形的内部任意取两点， 如果连接这两个点的线段都在多变的内部，这个多边形就是凸多边形。 绘制多边形时需要指定渲染的方向, 分为顺时针和逆时针。 因为方向决定了多边形的朝向， 即正面和背面。 避免渲染那些被遮挡的部分可以了有效提高程序性能。 函数glFrontFace定义了渲染顶点的方向。

/ 设置CCW方向为“正面”，CCW即CounterClockWise，逆时针  
glFrontFace(GL_CCW);   
// 设置CW方向为“正面”，CW即ClockWise，顺时针  
glFrontFace(GL_CW);     

渲染

有了以上的概念讲解后，现在要进行最主要的工作—渲染。渲染是把物体坐标所指定的图元转化成帧缓冲区中的图像。图像和顶点坐标有着密切的关系。这个关系通过绘制模式给出。常用到得绘制模式有GL_POINTS、GL_LINE_STRIP、GL_LINE_LOOP、GL_LINES、GL_TRIANGLES、GL_TRIANGLE_STRIP、GL_TRIANGLE_FAN。下面分别介绍：
GL_POINTS：把每一个顶点作为一个点进行处理，顶点n即定义了点n，共绘制n个点。

GL_LINES：把每一个顶点作为一个独立的线段，顶点2n-1和2n之间共定义了n个线段，总共绘制N/2条线段。，如果N为奇数，则忽略最后一个顶点。

GL_LINE_STRIP：绘制从第一个顶点到最后一个顶点依次相连的一组线段，第n和n+1个顶点定义了线段n，总共绘制N-1条线段。

GL_TRIANGLES：把每三个顶点作为一个独立的三角形。顶点3n-2，3n-1和3n定义了第n个三角形，总共绘制N/3个三角形。

GL_TRIANGLE_STRIP：绘制一组相连的三角形。对于奇数点n，顶点n，n+1和n+2定义了第n个三角形；对于偶数n，顶点n+1，n和n+2定义了第n个三角形，总共绘制N-2个三角形。

GL_TRIANGLE_FAN：绘制一组相连的三角形。三角形是由第一个顶点及其后给定的顶点所确定。顶点1，n+1和n+2定义了第n个三角形，总共绘制N-2个三角形。

绘制函数：

void glDrawArrays(int mode, int first, int count)

void glDrawElements(int mode, int count, int type, Buffer indices)

glDrawArrays创建一个几何图元序列，使用每个被的数组中从first开始，到first + count – 1结束的数组元素， mode为绘制模式。

glDrawElements使用count个元素定义一个图元序列，type是indices数组中的数据类型，mode为绘制模式，indices数组存储顶点的索引值。

绘制图形步骤：

1.定义顶点并且转换存储在字节缓冲中;

2.我们使用顶点数组绘制图形，而opengles是默认关闭这个开关的，所以我们要启用它。gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);

3.设置绘制的颜色。以下为设置红色

gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);

4.由于我们使用顶点数组，我们必须通知OpenGL顶点的数组在什么地方。需使用函数：

gl.glVertexPointer(

         3,//每个顶点的坐标的维数，这里为3xyz

         GL10.GL_FIXED,//顶点坐标值的类型为GL_FIXED

         0,//数组中数据的偏移值

         mVertexBuffer//顶点坐标数据数组

       );

5.开始绘图

 gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, 3);

OK！先介绍到这里，下一篇会通过一个实例介绍OpenGL的绘图过程。