使用Android OpenGL ES 2.0绘图之三：绘制形状

最新推荐文章于 2025-05-26 11:07:14 发布

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本文详细介绍了如何使用OpenGLES2.0绘制形状，包括初始化形状、绘制形状的方法以及相关API的使用。通过提供示例代码，帮助开发者理解并实践OpenGLES2.0在形状绘制方面的应用。

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在定义好待绘制的形状之后，就要开始绘制它们了。使用OpenGL ES 2.0绘制形状可能比你想象的要复杂一些，因为它的API中提供了大量控制渲染管道的行为。
这一节将介绍如何使用OpenGL ES 2.0的API绘制上一节你已经定义好的那些形状。
一、初始化形状
在做任何绘制之前，你必须初始化形状并加载它。除非形状的结构(原始坐标)在程序执行过程中发生了改变，都应该在你的Renderer类的onSurfaceCreated()方法中进行初始化内存和处理效率。

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

    // 初始化一个三角形
    mTriangle = new Triangle();
    // 初始化一个正方形
    mSquare = new Square();
}

二、绘制一个形状
使用OpenGL ES 2.0绘制一个定义好的形状需要大量的代码，因为必须提供给图形渲染管道很多细节信息。具体定义如下：
1.VertexShader：用于呈现形状顶点的OpenGL ES图形代码。
2.FragmentShader：用于呈现形状外观（颜色或纹理）的OpenGL ES代码。
3.Program：一个OpenGL ES对象，包含了你想要用来绘制一个或多个形状的shader。
你至少需要一个vertex shader来绘制一个形状和一个fragment shader来为形状着色。这些shader必须被编译，然后将它们添加到一个OpenGL ES program中，接着使用program绘制形状。这里有一个例子，演示了如何定义基本的shader来绘制一个形状：

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;" +
    "}";

Shader包含OpenGL Shading Language(GLSL)代码，必须在OpenGL ES环境下先编译再使用。想要编译这些代码，需要在你的Renderer类中创建一个工具类方法：

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

    // 创建一个vertex shader类型(GLES20.GL_VERTEX_SHADER)
    // 或一个fragment shader类型(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER)
    int shader = GLES20.glCreateShader(type);

    // 将源码添加到shader并编译它
    GLES20.glShaderSource(shader, shaderCode);
    GLES20.glCompileShader(shader);

    return shader;
}

为了绘制形状，必须编译shader代码，接着将它们添加到一个OpenGL ES program 对象中，然后链接这个program。可以在你的renderer对象的构造器中做这些事情，因为只需要执行一次。
注：编译OpenGL ES shader和链接program是很耗CPU的，所以你应该尽量避免多次执行它们。如果在运行时还不知道shader的内容，那么就应该只创建一次代码，然后缓存起来以备后用。

public Triangle() {
    ...

    int vertexShader = loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode);
    int fragmentShader = loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode);

    mProgram = GLES20.glCreateProgram();             // 创建空的OpenGL ES Program
    GLES20.glAttachShader(mProgram, vertexShader);   // 将vertex shader添加到program
    GLES20.glAttachShader(mProgram, fragmentShader); // 将fragment shader添加到program
    GLES20.glLinkProgram(mProgram);                  // 创建可执行的 OpenGL ES program
}

此时，应该可以添加真正的绘制调用了。你需要提供一些参数给渲染管道，告诉它想要绘制什么以及如何绘制。因为绘制操作是因形状而异的，让形状类包含特定的绘制逻辑是一个不错的设计。
创建一个draw()方法负责绘制形状。下面的代码将展示向形状的vertex shader和fragment shader设置位置和颜色值，然后执行绘制操作。

public void draw() {
    // 添加program到OpenGL ES环境中
    GLES20.glUseProgram(mProgram);

    // 获取指向vertex shader的成员vPosition的handle
    mPositionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vPosition");

    // 启用一个指向三角形的顶点数组的handle
    GLES20.glEnableVertexAttribArray(mPositionHandle);

    // 准备三角形的坐标数据
    GLES20.glVertexAttribPointer(mPositionHandle, COORDS_PER_VERTEX,
                                 GLES20.GL_FLOAT, false,
                                 vertexStride, vertexBuffer);

    // 获取指向fragment shader的成员vColor的handle 
    mColorHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "vColor");

    // 设置三角形的颜色
    GLES20.glUniform4fv(mColorHandle, 1, color, 0);

    // 绘制三角形
    GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, vertexCount);

    // 禁用指向三角形的顶点数组
    GLES20.glDisableVertexAttribArray(mPositionHandle);
}

一旦你完成了这些代码，绘制这个对象只需要在Renderer类的onDrawFrame()方法中调用draw()方法。当你运行应用程序时，它看起来应该是这样的：

此示例中的代码还存在很多问题。首先，它不会给人留下深刻印象。其次，当你改变设备屏幕的方向时，三角形会被压扁和改变形状。原因是它的各个顶点无法根据屏幕的宽高比例进行修正。可以使用投影和相机视图来解决这个问题。不过那是下一节的内容了。
最后，三角形是静止不动的，这样看起来有点无聊。在后续内容中，我们还将介绍如何使用OpenGL ES图形管道让形状旋转起来，以及更多有趣的用法。