android openGL ES2 一切从绘制纹理開始-白红宇

android openGL ES2 一切从绘制纹理開始

阅读量：4956 次

发布时间：2019-06-12

本文共 9958 字，大约阅读时间需要 33 分钟。

纹理。在openGL中，能够理解为载入到显卡显存中的图片。Android设备在2.2開始支持openGL ES2.0。从前都是ES1.0 和 ES1.1的版本号。简单来说，openGL ES是为了嵌入设备进行功能剪裁后的openGL版本号。ES2.0是和1.x版本号不兼容的，差别和兼容性參见android 官方文档。

首先，android使用openGL提供了特殊的view作为基础叫做GLSurfaceView。我们的view须要继承GLSurfaceView。例如以下简单演示样例：

public class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView {     public MyGLSurfaceView(Context context) {        super(context);        setFocusableInTouchMode(true);         // Tell the surface view we want to create an OpenGL ES 2.0-compatible        // context, and set an OpenGL ES 2.0-compatible renderer.        this.setEGLContextClientVersion(2);         this.setRenderer(new MyRenderer());    } }

并没有什么特别之处。android view的渲染操作须要实现一个render接口。GLSurfaceView的渲染接口为android.opengl.GLSurfaceView.Renderer。

我们须要实现接口的方法。

public class MyRenderer implements Renderer { public void onDrawFrame(GL10 gl) {} public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {} public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {} }

接口实现3个方法，相应绘制。绘制区域变化，区域创建。须要说明的是參数GL10 gl是openGL es1.x版本号的对象。

这里我们不会使用到。另一点就是，onDrawFrame方法的调用是有系统调用的。不须要手动调用。系统会以一定的频率不断的回调。

接下来我们进入ES2.0的使用，先上代码：

public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {    GLES20.glEnable(GLES20.GL_TEXTURE_2D);    // Active the texture unit 0    GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);     loadVertex();    initShader();    loadTexture();}

绘制区域创建的时候。我们设置了启用2D的纹理，而且激活了纹理单元unit0。

什么意思呢。说起来话长，以后慢慢说。简单说一下。记住openGL是基于状态的。就是非常多状态的设置和切换，这里启用GL_TEXTURE_2D就是一个状态的开启，表明openGL能够使用2D纹理。

那神马是激活纹理单元，这个和硬件有点关系，openGL要显卡会划分存储纹理的存储区域不止一个区域。这里是使用区域 unit 0，多重纹理绘制能够开启多个。这个以后说。接下来，调用了三个函数。加载顶点，初始化着色器，加载纹理。

第一，加载顶点。openGL绘制图形是依据顶点以后链接起来的。

为什么要这样，事实上这样非常强大是一种设计吧。

顶点能够临时简单理解为含有位置信息的坐标点。

展开代码例如以下：

private void loadVertex() {    // float size  = 4    this.vertex = ByteBuffer.allocateDirect(quadVertex.length * 4)                            .order(ByteOrder.nativeOrder())                            .asFloatBuffer();     this.vertex.put(quadVertex).position(0);     // short size = 2    this.index = ByteBuffer.allocateDirect(quadIndex.length * 2)                           .order(ByteOrder.nativeOrder())                           .asShortBuffer();     this.index.put(quadIndex).position(0);} private FloatBuffer vertex;private ShortBuffer index; private float[] quadVertex = new float[] {        -0.5f, 0.5f, 0.0f, // Position 0        0, 1.0f, // TexCoord 0         -0.5f, -0.5f, 0.0f, // Position 1        0, 0, // TexCoord 1         0.5f , -0.5f, 0.0f, // Position 2        1.0f, 0, // TexCoord 2         0.5f, 0.5f, 0.0f, // Position 3        1.0f, 1.0f, // TexCoord 3}; private short[] quadIndex = new short[] {        (short)(0), // Position 0        (short)(1), // Position 1        (short)(2), // Position 2         (short)(2), // Position 2          (short)(3), // Position 3          (short)(0), // Position 0};

FloatBuffer。ShortBuffer是封装了本地数据结构的封装对象。

是的，这个2个对象里面的数据不被java虚拟机管理，相当于C语言的存储方式。详细的介绍能够參看。 quadVertex的数据就是一个矩形的坐标，和纹理坐标。一两句话非常难解释清楚。这里涉及到openGL的几个经典的坐标系。下次说。概括的说。openGL的坐标是单位化的，都是0.0-1.0的浮点型，屏幕的中心点是(0,0)。

而纹理的坐标左下角是(0,0)。这里的quadVertex是在屏幕中大概花了一个矩形贴了一个图片， position0 是左上点。以后左下，右下，右上的顺序，纹理坐标同理。

quadIndx神马意思呢，就是这刚才的这些顶点索引排列。

这里一个矩形也就4个顶点，每一个顶点3个位置坐标。2个纹理坐标。也就是说一个顶点有5个float数据。至于为什么顶点为什么这么排列下次说，是2个三角形合成了一个矩形，几句话非常难解释清楚。

所以说，这段代码就是把矩形的位置和纹理坐标。存储到本地数据。准备后面使用而已。

第二。初始化着色器。这个着色器就是ES2.0的特色，又叫可编程着色器，也是差别于ES1.x的本质。这里仅仅做简单的介绍。

可编程着色器是一种脚本。语法类似C语言。脚本分为顶点着色器和片段着色器。分别相应了openGL不同的渲染流程。例如以下：

顶点着色器：

uniform mat4 u_MVPMatrix; attribute vec4 a_position;attribute vec2 a_texCoord; varying vec2 v_texCoord;  void main()  {    gl_Position = a_position;    v_texCoord  = a_texCoord;    }

片段着色器：

precision lowp float;        varying vec2 v_texCoord;                       uniform sampler2D u_samplerTexture; void main()                                          {                                                      gl_FragColor = texture2D(u_samplerTexture, v_texCoord);}

这里记住一句话，顶点着色器，会在顶点上运行；片段着色器会在像素点上运行。

刚才的矩形就有4个顶点。每一个顶点都会应用这个脚本。也就是说。顶点是位置相关信息，片段是色彩纹理相关信息。

这个2段脚本都是文本。须要编译。链接。等等一些操作才干被ES2.0所使用。

过程就像C语言的编译执行过程。openGL 提供了相关函数去做这些事情。例如以下：

private void initShader() {    String vertexSource   = Tools.readFromAssets("VertexShader.glsl");    String fragmentSource = Tools.readFromAssets("FragmentShader.glsl");     // Load the shaders and get a linked program    program = GLHelper.loadProgram(vertexSource, fragmentSource);     // Get the attribute locations    attribPosition = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_position");    attribTexCoord = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_texCoord");     uniformTexture = GLES20.glGetUniformLocation(program, "u_samplerTexture");     GLES20.glUseProgram(program);    GLES20.glEnableVertexAttribArray(attribPosition);    GLES20.glEnableVertexAttribArray(attribTexCoord);    // Set the sampler to texture unit 0    GLES20.glUniform1i(uniformTexture, 0);}

能够看到，顶点和片段一起构成一个program。它能够被openGL所使用，是一个编译好的脚本程序，存储在显存。 GLES20.glGetAttribLocation 和 GLES20.glGetUniformLocation 这句话是神马作用呢。简单说就是。java程序和着色器脚本数据通信的。把就像參数的传递一样。这样脚本就能依据外界的參数变化。实时的改变openGL流水线渲染的处理流程。

下面是我封装的加载着色器的辅助方法：

public static int loadProgram(String vertexSource, String fragmentSource) {     // Load the vertex shaders    int vertexShader = GLHelper.loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexSource);     // Load the fragment shaders    int fragmentShader = GLHelper.loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentSource);     // Create the program object    int program = GLES20.glCreateProgram();     if (program == 0) {        throw new RuntimeException("Error create program.");    }     GLES20.glAttachShader(program, vertexShader);    GLES20.glAttachShader(program, fragmentShader);     // Link the program    GLES20.glLinkProgram(program);     int[] linked = new int[1];     // Check the link status    GLES20.glGetProgramiv(program, GLES20.GL_LINK_STATUS, linked, 0);     if (linked[0] == 0) {        GLES20.glDeleteProgram(program);        throw new RuntimeException("Error linking program: " +  GLES20.glGetProgramInfoLog(program));    }     // Free up no longer needed shader resources    GLES20.glDeleteShader(vertexShader);    GLES20.glDeleteShader(fragmentShader);     return program;}

public static int loadShader(int shaderType, String source) {      // Create the shader object    int shader = GLES20.glCreateShader(shaderType);     if (shader == 0) {        throw new RuntimeException("Error create shader.");    }     int[] compiled = new int[1];     // Load the shader source    GLES20.glShaderSource(shader, source);     // Compile the shader    GLES20.glCompileShader(shader);     // Check the compile status    GLES20.glGetShaderiv(shader, GLES20.GL_COMPILE_STATUS, compiled, 0);     if (compiled[0] == 0) {        GLES20.glDeleteShader(shader);        throw new RuntimeException("Error compile shader: " + GLES20.glGetShaderInfoLog(shader));    }     return shader;}

为什么openGL的非常多操作目标都是int类型的，由于openGL仅仅会在显存生成或绑定地址。返回id，以后用id相当于句柄去改变它的内部状态。

第三。就是加载纹理了。加载纹理，就是把图片的数据上传到显存。以后在使用它。

请注意纹理图片的长和宽最好是2的N次方，不然不一定能绘制出来。

static int[] loadTexture(String path) {     int[] textureId = new int[1];      // Generate a texture object     GLES20.glGenTextures(1, textureId, 0);      int[] result = null;      if (textureId[0] != 0) {          InputStream is = Tools.readFromAsserts(path);          Bitmap bitmap;         try {             bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is);         } finally {             try {                 is.close();             } catch (IOException e) {                 throw new RuntimeException("Error loading Bitmap.");             }         }          result = new int[3];         result[TEXTURE_ID] = textureId[0]; // TEXTURE_ID         result[TEXTURE_WIDTH] = bitmap.getWidth(); // TEXTURE_WIDTH         result[TEXTURE_HEIGHT] = bitmap.getHeight(); // TEXTURE_HEIGHT          // Bind to the texture in OpenGL         GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureId[0]);          // Set filtering         GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_LINEAR);         GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_NEAREST);          GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE);         GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE);          // Load the bitmap into the bound texture.         GLUtils.texImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, bitmap, 0);          // Recycle the bitmap, since its data has been loaded into OpenGL.         bitmap.recycle();      } else {         throw new RuntimeException("Error loading texture.");     }      return result; }

代码一目了然。这里使用了android的工具类吧bitmap直接转换成openGL纹理须要的格式了。过程是，先生成一个纹理的id在显卡上的，以后依据id上传纹理数据，以后保存这个id就能够操作这个纹理了。

至于纹理的一些过滤特性设置，下次再说。

如今貌似就剩下绘制了，准备好了顶点信息。顶点相应的纹理坐标。

初始化了着色器。上传了纹理图片。

接下来就已把他们合起来绘制了。

public void onDrawFrame(GL10 gl) {    // clear screen to black    GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);    GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);     GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureId);     vertex.position(0);    // load the position    // 3(x , y , z)    // (2 + 3 )* 4 (float size) = 20    GLES20.glVertexAttribPointer(attribPosition,                                  3, GLES20.GL_FLOAT,                                  false, 20, vertex);     vertex.position(3);    // load the texture coordinate    GLES20.glVertexAttribPointer(attribTexCoord,                                   2, GLES20.GL_FLOAT,                                  false, 20, vertex);     GLES20.glDrawElements(GLES20.GL_TRIANGLES, 6, GLES20.GL_UNSIGNED_SHORT, index);}

我尽力保持了代码的简单，openGL的基于状态体现。bind这个函数无处不在，这里bindTexture就是通知openGL使用那个id的纹理图片。接下来的操作就是针对bind的图片的。

绘制就须要让openGL知道绘制神马。所以这里须要用到vertex这个本地数据容器，里面装在的是顶点和纹理坐标信息。 GLES20.glVertexAttribPointer就是把顶点数据。依照openGL喜欢的格式上传到显卡存储。

draw方法的调用。是在前面应用了纹理id的情况下，所以绘制纹理坐标的时候，会使用上传的纹理图片。

是的，每次都须要把数据上传到openGL。毕竟显存和内存不是同一个地方，openGL採用了client-服务端的设计模式。

当然使用VBO等技术能够把数据缓存在显存，提高执行性能。

这个以后再说吧。

转载于:https://www.cnblogs.com/claireyuancy/p/6919874.html

你可能感兴趣的文章