OpenGL3.0 绘制一个三角形(android native)

上篇文章我们讲到了如何构建一个OpenGL3.0的android开发环境,这次我们来实现一个简单的三角形。

下面是一些需要提前了解的知识点

  • 顶点着色器
  • 片段着色器
  • OpenGL ES着色语言
  • 程序

可以通过阅读《OpenGL ES 3.0 编程指南》来了解这些知识~~,本文参考自https://mp.weixin.qq.com/s/8AGsjStVUa4WIwlCxjnzZA

下面直接进入主题:

1.首先我们需要一个native和java充当桥梁的类,来辅助绘制。

public class MyNativeRender {


    public native void native_OnInit();

    public native void native_OnUnInit();

    public native void native_SetImageData(int format, int width, int height, byte[] bytes);

    public native void native_OnSurfaceCreated();

    public native void native_OnSurfaceChanged(int width, int height);

    public native void native_onDrawFrame();
}

2.还需要一个自定义的GLSurfaceView和自定义的Renderer。

public class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView {

    private static final String TAG = "com.example.opengl1.MyGLSurfaceView";
    private MyNativeRender myNativeRender;
    private MyGLRender myGLRender;
    public MyGLSurfaceView(Context context) {
        super(context);
    }

    public MyGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        this.setEGLContextClientVersion(3);
        myNativeRender = new MyNativeRender();
        myGLRender = new MyGLRender(myNativeRender);
        setRenderer(myGLRender);
        setRenderMode(RENDERMODE_CONTINUOUSLY);
    }

    public static class MyGLRender implements Renderer {
        private MyNativeRender myNativeRender;
        MyGLRender(MyNativeRender nativeRender){
            myNativeRender = nativeRender;
        }

        @Override
        public void onSurfaceCreated(GL10 gl10, EGLConfig eglConfig) {
            Log.d(TAG, "onSurfaceCreated() called with: gl = [" + gl10 + "], config = [" + eglConfig + "]");
            myNativeRender.native_OnSurfaceCreated();
        }

        @Override
        public void onSurfaceChanged(GL10 gl10, int width, int height) {
            Log.d(TAG, "onSurfaceChanged() called with: width = [" + width + "], height = [" + height + "]");
            myNativeRender.native_OnSurfaceChanged(width, height);
        }

        @Override
        public void onDrawFrame(GL10 gl10) {
            Log.d(TAG, "onDrawFrame() called with: gl10 = [" + gl10 + "]");
            myNativeRender.native_onDrawFrame();
        }
    }
}

ps:接下来就开始native层的代码啦

3.我们先定义一个工具类来构造着色器
头文件:

#ifndef TRIANGLE_SAMPLE_H
#include <stdlib.h>
#include <GLES3/gl3.h>

GLuint LoadShader(GLenum shaderType, const char *pSource);

GLuint CreateProgram(const char *pVertexShaderSource, const char *pFragShaderSource, GLuint &vertexShaderHandle, GLuint &fragShaderHandle);

void DeleteProgram(GLuint &program);

void CheckGLError(const char *pGLOperation);
#endif

cpp:

#include "GLUtils.h"
#include <stdlib.h>
#include <GLES3/gl3.h>
#include <EGL/egl.h>
#include <EGL/eglext.h>
using namespace std;
GLuint LoadShader(GLenum shaderType, const char *pSource)
{
    GLuint shader = 0;
        shader = glCreateShader(shaderType); //创建着色器(两种类型:顶点着色器和片段着色器)
        if (shader)
        {
            glShaderSource(shader, 1, &pSource, NULL); // 加载着色器程序
            glCompileShader(shader); //编译
            GLint compiled = 0;
            glGetShaderiv(shader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled); // 取编译结果,用来判断是否编译成功
            if (!compiled)  // 不成功
            {
                GLint infoLen = 0;
                glGetShaderiv(shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLen);
                if (infoLen)
                {
                    char* buf = (char*) malloc((size_t)infoLen);
                    if (buf)
                    {
                        glGetShaderInfoLog(shader, infoLen, NULL, buf);
                        free(buf);
                    }
                    glDeleteShader(shader);
                    shader = 0;
                }
            }
        }
    return shader;
}

GLuint CreateProgram(const char *pVertexShaderSource, const char *pFragShaderSource, GLuint &vertexShaderHandle, GLuint &fragShaderHandle)
{
        GLuint program = 0;
        vertexShaderHandle = LoadShader(GL_VERTEX_SHADER, pVertexShaderSource);
        if (!vertexShaderHandle) return program;

        fragShaderHandle = LoadShader(GL_FRAGMENT_SHADER, pFragShaderSource);
        if (!fragShaderHandle) return program;

        program = glCreateProgram(); //创建一个程序对象
        if (program)
        {
            glAttachShader(program, vertexShaderHandle); //绑定程序与着色器程序
            CheckGLError("glAttachShader");
            glAttachShader(program, fragShaderHandle);
            CheckGLError("glAttachShader");
            glLinkProgram(program);
            GLint linkStatus = GL_FALSE;
            glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &linkStatus);

            glDetachShader(program, vertexShaderHandle);
            glDeleteShader(vertexShaderHandle);
            vertexShaderHandle = 0;
            glDetachShader(program, fragShaderHandle);
            glDeleteShader(fragShaderHandle);
            fragShaderHandle = 0;
            if (linkStatus != GL_TRUE)
            {
                GLint bufLength = 0;
                glGetProgramiv(program, GL_INFO_LOG_LENGTH, &bufLength);
                if (bufLength)
                {
                    char* buf = (char*) malloc((size_t)bufLength);
                    if (buf)
                    {
                        glGetProgramInfoLog(program, bufLength, NULL, buf);
                        free(buf);
                    }
                }
                glDeleteProgram(program);
                program = 0;
            }
        }
    return program;
}

void DeleteProgram(GLuint &program)
{
    if (program)
    {
        glUseProgram(0);
        glDeleteProgram(program);
        program = 0;
    }
}

void CheckGLError(const char *pGLOperation)
{
    for (GLint error = glGetError(); error; error = glGetError())
    {
    }

}

4.接下来是绘制三角形的相关代码:
头文件:

#ifndef TRIANGLE_SAMPLE_H
#define TRIANGLE_SAMPLE_H

#include <stdlib.h>
#include <GLES3/gl3.h>
#include "EGL/egl.h"
#include "android/window.h"
#include "GLUtils.h"

class TriangleSample {
    public :
    GLuint m_ProgramObj;
    GLuint m_VertexShader;
    GLuint m_FragmentShader;
    public :
    void Init();
    void Draw();
    TriangleSample();
    ~TriangleSample();
};
#endif

cpp:

//
// Created by ByteFlow on 2019/7/9.
//
#include "GLUtils.h"
#include "TriangleSample.h"
#include "LogUtil.h"
using namespace std;

TriangleSample::TriangleSample()
{

}

TriangleSample::~TriangleSample()
{
    if (m_ProgramObj)
    {
        glDeleteProgram(m_ProgramObj);
    }

}

void TriangleSample::Init()
{
    char vShaderStr[] =
            "#version 300 es                          \n" //GL版本
            "layout(location = 0) in vec4 vPosition;  \n" // 输入变量(图形的顶点位置)
            "void main()                              \n"
            "{                                        \n"
            "   gl_Position = vPosition;              \n" // 将输入变量赋值给gl_position
            "}                                        \n";

    char fShaderStr[] =
            "#version 300 es                              \n" //GL 版本
            "precision mediump float;                     \n" //精度限定符号
            "out vec4 fragColor;                          \n" //输出变量(颜色)
            "void main()                                  \n"
            "{                                            \n"
            "   fragColor = vec4 ( 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 );  \n" //等价于红色
            "}                                            \n";

    m_ProgramObj = CreateProgram(vShaderStr, fShaderStr, m_VertexShader, m_FragmentShader);

}

void TriangleSample::Draw()
{
    GLfloat vVertices[] = {
            0.0f,  0.5f, 0.0f,
            -0.5f, -0.5f, 0.0f,
            0.5f, -0.5f, 0.0f,
    };

    if(m_ProgramObj == 0)
        return;

    // Use the program object
    glUseProgram (m_ProgramObj);

    // Load the vertex data
    glVertexAttribPointer (0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, vVertices );
    glEnableVertexAttribArray (0);

    glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 3);

}

5.我们定义一个操作绘制的中间类。
头文件:

#ifndef MY_GLRENDER_CONTEXT_H
#define MY_GLRENDER_CONTEXT_H
#include "TriangleSample.h"
#include "TextureMapSample.h"
using namespace std;
struct NativeImage {
    int format;
    int width;
    int height;
    uint8_t** ppPlane;
};
class MyGLRenderContext {
    public :
    TriangleSample m_Sample;
    TextureMapSample* m_TextureSample;
    NativeImage m_NativeImage;
    static MyGLRenderContext* m_pContext;
    public :
    MyGLRenderContext(const MyGLRenderContext &mPContext);
    MyGLRenderContext();
    ~MyGLRenderContext();
    void SetImageData(int format, int width, int height, uint8_t *pData);
    void OnSurfaceCreated();
    void OnSurfaceChanged(int width, int height);
    void OnDrawFrame();
    static MyGLRenderContext *GetInstance();
    static void DestroyInstance();
};
#endif

cpp:


#include "TriangleSample.h"
#include "MyGLRenderContext.h"
#include "LogUtil.h"

MyGLRenderContext* MyGLRenderContext::m_pContext = nullptr;
MyGLRenderContext::MyGLRenderContext()
{
    m_TextureSample = new TextureMapSample();
}

MyGLRenderContext::~MyGLRenderContext()
{
    if(m_TextureSample) {
        delete m_TextureSample;
    }
}

void MyGLRenderContext::SetImageData(int format, int width, int height, uint8_t *pData)
{

    RenderImage* renderImage = new RenderImage;
    renderImage->ppPlane = new uint8_t*[1];
    renderImage->width = width;
    renderImage->height = height;
    renderImage->ppPlane[0] = pData;
    m_TextureSample->setImage(renderImage);

    /*switch (format)
    {
        case IMAGE_FORMAT_NV12:
        case IMAGE_FORMAT_NV21:
            nativeImage.ppPlane[1] = nativeImage.ppPlane[0] + width * height;
            break;
        case IMAGE_FORMAT_I420:
            nativeImage.ppPlane[1] = nativeImage.ppPlane[0] + width * height;
            nativeImage.ppPlane[2] = nativeImage.ppPlane[1] + width * height / 4;
            break;
        default:
            break;
    }*/

    //m_TextureMapSample->LoadImage(&nativeImage);

}

void MyGLRenderContext::OnSurfaceCreated()
{
    glClearColor(1.0f,1.0f,0.5f, 1.0f);
    m_Sample.Init();
  
}

void MyGLRenderContext::OnSurfaceChanged(int width, int height)
{

    glViewport(0, 0, width, height);
}

void MyGLRenderContext::OnDrawFrame()
{

    glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    m_Sample.Draw();


}

MyGLRenderContext *MyGLRenderContext::GetInstance()
{
    if (m_pContext == nullptr)
    {
        m_pContext = new MyGLRenderContext();
    }
    return m_pContext;
}

void MyGLRenderContext::DestroyInstance()
{
    if (m_pContext)
    {
        delete m_pContext;
        m_pContext = nullptr;
    }

}

6.最后就是我们jni代码啦。
头文件

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
#include <jni.h>
/* Header for class com_example_opengl1_MyNativeRender */

#ifndef _Included_com_example_opengl1_MyNativeRender
#define _Included_com_example_opengl1_MyNativeRender
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

extern "C"

cpp:


#include "MyNativeRender.h"
#include "MyGLRenderContext.h"
#include "jni.h"

using namespace std;
#define NATIVE_RENDER_CLASS_NAME "com/byteflow/app/MyNativeRender"

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_testndk_MyNativeRender_native_1OnInit(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    // TODO: implement native_OnInit()
    MyGLRenderContext::GetInstance();

}


JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_testndk_MyNativeRender_native_1OnUnInit(JNIEnv *env, jobject thiz)
{
    MyGLRenderContext::DestroyInstance();
}


JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testndk_MyNativeRender_native_1SetImageData
        (JNIEnv *env, jobject instance, jint format, jint width, jint height, jbyteArray imageData)
{
    int len = env->GetArrayLength (imageData);
    uint8_t* buf = new uint8_t[len];
    env->GetByteArrayRegion(imageData, 0, len, reinterpret_cast<jbyte*>(buf));
    printf("stx-----start");
    MyGLRenderContext::GetInstance()->SetImageData(format, width, height, buf);
    printf("stx-----end");
    delete[] buf;
    env->DeleteLocalRef(imageData);
}


JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testndk_MyNativeRender_native_1OnSurfaceCreated(JNIEnv *env, jobject instance)
{
    MyGLRenderContext::GetInstance()->OnSurfaceCreated();
}


JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testndk_MyNativeRender_native_1OnSurfaceChanged
        (JNIEnv *env, jobject instance, jint width, jint height)
{
    MyGLRenderContext::GetInstance()->OnSurfaceChanged(width, height);

}


JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testndk_MyNativeRender_native_1onDrawFrame(JNIEnv *env, jobject instance)
{
    MyGLRenderContext::GetInstance()->OnDrawFrame();

}

#ifdef __cplusplus
}
#endif

最后一定要记得将相关类加入到CMakeLists.txt中!!!



cmake_minimum_required(VERSION 3.18.1)


project("testndk")


add_library( # Sets the name of the library.
        testndk

        # Sets the library as a shared library.
        SHARED

        # Provides a relative path to your source file(s).
        native-lib.cpp
        MyNativeRender.h
        MyNativeRender.cpp
        MyGLRenderContext.h
        MyGLRenderContext.cpp
        TriangleSample.h
        TriangleSample.cpp
     
        GLUtils.h
        GLUtils.cpp
 
       )





find_library( # Sets the name of the path variable.
        log-lib

        # Specifies the name of the NDK library that
        # you want CMake to locate.
        log)


target_link_libraries( # Specifies the target library.
        testndk
        EGL
        GLESv3
        android
        # Links the target library to the log library
        # included in the NDK.
        ${log-lib})

下面是运行截图:

请添加图片描述

OpenGL ES 3.0 英文版 第1章——OpenGL ES 3.0简介   第1章简单介绍OpenGL ES,概述了OpenGL ES 3.0图形管线,讨论了OpenGL ES 3.0的设计理念和限制,最后介绍了OpenGL ES 3.0中使用的一些约定和类型。   第2章——你好,三角形一个OpenGL ES 3.0示例   第2章介绍绘制三角形一个简单OpenGL ES 3.0示例。我们的目的是说明OpenGL ES 3.0程序的样子,向读者介绍一些API概念,并说明如何构建和运行OpenGL ES 3.0示例程序。   第3章——EGL简介   第3章介绍EGL——为OpenGL ES 3.0创建表面和渲染上下文的API。我们说明与原生窗口系统通信、选择配置和创建EGL渲染上下文及表面的方法,传授足够多的EGL知识,你可以了解到启动OpenGL ES 3.0进行渲染所需的所有知识。   第4章——着色器和程序   着色器对象和程序对象是OpenGL ES 3.0中最基本的对象。第4章介绍创建着色器对象、编译着色器和检查编译错误的方法。这一章还说明如何创建程序对象、将着色器对象连接到程序对象以及链接最终程序对象的方法。我们讨论如何查询程序对象的信息以及加载统一变量(uniform)的方法。此外,你将学习有关源着色器和程序二进制代码之间的差别以及它们的使用方法。   第5章——OpenGL ES着色语言   第5章介绍编写着色器所需的着色语言的基础知识。这些着色语言基础知识包括变量和类型、构造器、结构、数组、统一变量、统一变量块(uniform block)和输入/输出变量。该章还描述着色语言的某些更细微的部分,例如精度限定符和不变性。   第6章——顶点属性、顶点数组和缓冲区对象   从第6章开始(到第11章为止),我们将详细介绍管线,教授设置和编程图形管线各个部分的方法。这一旅程从介绍几何形状输入图形管线的方法开始,包含了对顶点属性、顶点数组和缓冲区对象的讨论。   第7章——图元装配和光栅化   在前一章讨论几何形状输入图形管线的方法之后,第7章将讨论几何形状如何装配成图元,介绍OpenGL ES 3.0中所有可用的图元类型,包括点精灵、直线、三角形三角形条带和三角扇形。此外,我们还说明了在顶点上进行坐标变换的方法,并简单介绍了OpenGL ES 3.0管线的光栅化阶段。   第8章——顶点着色器   我们所介绍的管线的下一部分是顶点着色器。第8章概述了顶点着色器如何融入管线以及OpenGL ES 着色语言中可用于顶点着色器的特殊变量,介绍了多个顶点着色器的示例,包括逐像素照明和蒙皮(skinning)。我们还给出了用顶点着色器实现OpenGL ES 1.0(和1.1)固定功能管线的示例。   第9章——纹理   第9章开始介绍片段着色器,描述OpenGL ES 3.0中所有可用的纹理功能。该章提供了创建纹理、加载纹理数据以及纹理渲染的细节,描述了纹理包装模式、纹理过滤、纹理格式、压缩纹理、采样器对象、不可变纹理、像素解包缓冲区对象和Mip贴图。该章介绍了OpenGL ES 3.0支持的所有纹理类型:2D纹理、立方图、2D纹理数组和3D纹理。   第10章——片段着色器   第9章的重点是如何在片段着色器中使用纹理,第10章介绍编写片段着色器所需知道的其他知识。该章概述了片段着色器和所有可用的特殊内建变量,还演示了用片段着色器实现OpenGL ES 1.1中所有固定功能技术的方法。多重纹理、雾化、Alpha测试和用户裁剪平面的例子都使用片段着色器实现。   第11章——片段操作   第11章讨论可以适用于整个帧缓冲区或者在OpenGL ES 3.0片段管线中执行片段着色器后适用于单个片段的操作。这些操作包括剪裁测试、模板测试、深度测试、多重采样、混合和抖动。本章介绍OpenGL ES 3.0图形管线的最后阶段。   第12章——帧缓冲区对象   第12章讨论使用帧缓冲区对象渲染屏幕外表面。帧缓冲区对象有多种用法,最常见的是渲染到一个纹理。本章提供API帧缓冲区对象部分的完整概述。理解帧缓冲区对象对于实现许多高级特效(如反射、阴影贴图和后处理)至关重要。   第13章——同步对象和栅栏   第13章概述同步对象和栅栏,它们是在OpenGL ES 3.0主机应用和GPU执行中同步的有效图元。我们讨论同步对象和栅栏的使用方法,并以一个示例作为结束。   第14章——OpenGL ES 3.0高级编程   第14章是核心章节,将本书介绍的许多主题串联在一起。我们已经选择了高级渲染技术的一个样本,并展示了实现这些功能的示例。该章包含使用法线贴图的逐像素照明、环境贴图、粒子系统、图像后处理、程序纹理、阴影贴图、地形渲染
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