这篇文章主要介绍“Android中的OpenGL怎么配置使用”的相关知识,小编通过实际案例向大家展示操作过程,操作方法简单快捷,实用性强,希望这篇“Android中的OpenGL怎么配置使用”文章能帮助大家解决问题。
介绍
Android 可通过开放图形库 OpenGL ES 来支持高性能 2D 和 3D 图形,OpenGL 是一种跨平台的图形 API,用于为 3D 图形处理硬件指定标准的软件接口。OpenGL ES 是 OpenGL 规范的一种形式,适用于嵌入式设备,Android 支持多版 OpenGL ES API,各版本情况如下:
OpenGL ES 1.0 和 1.1 - 此 API 规范受 Android 1.0 及更高版本的支持。
OpenGL ES 2.0 - 此 API 规范受 Android 2.2(API 级别 8)及更高版本的支持。
OpenGL ES 3.0 - 此 API 规范受 Android 4.3(API 级别 18)及更高版本的支持。
OpenGL ES 3.1 - 此 API 规范受 Android 5.0(API 级别 21)及更高版本的支持。
在 AndroidManifest.xml 中声明 OpenGL ES 的版本
<uses-feature android:glEsVersion="0x00020000" android:required="true" />
GLSurfaceView
GLSurfaceView
是SurfaceView
的 OpenGL
实现,从 Android 1.5 开始加入,在 SurfaceView
的基础上添加了 EGL 的管理以及自带的渲染线程 GLThread
,其主要功能如下:-
管理一个
,这个Surface
是一块特殊的内存,可以组合到 Android 的Surface
系统中,也就是可以和View
一起使用。View
-
管理一个
,这个EGL
可以让EGL
渲染到这个OpenGL
上,Surface
是 Android 与EGL
之间的桥梁。OpenGL
-
支持用户自定义渲染器
对象。Renderer
使用专用线程上进行渲染。
支持按需渲染(on-demand)和连续渲染(continuous )。
Optionally wraps, traces, and/or error-checks the renderer's OpenGL calls.
EGL 窗口、OpenGL 表面、GL 表面含义都相同。
GLSurfaceView
常用设置如下:EGL配置
EGLConfigChooser
的默认实现是SimpleEGLConfigChooser
,默认情况下GLSurfaceView
将选择深度缓冲深度至少为 16 位的PixelFormat.RGB_888
格式的 surface
,默认的EGLConfigChooser
实现是SimpleEGLConfigChooser
,具体如下:private class SimpleEGLConfigChooser extends ComponentSizeChooser {
public SimpleEGLConfigChooser(boolean withDepthBuffer) {
super(8, 8, 8, 0, withDepthBuffer ? 16 : 0, 0);
}
}
可以通过如下方式修改
EGLConfig
的默认行为:// 设置默认EGLConfig的深度缓冲,true则为16位的深度缓冲
setEGLConfigChooser(boolean needDepth)
// 指定自定义的EGLConfigChooser
setEGLConfigChooser(android.opengl.GLSurfaceView.EGLConfigChooser configChooser)
// 指定各个分量的值
public void setEGLConfigChooser(int redSize, int greenSize, int blueSize,
int alphaSize, int depthSize, int stencilSize)
渲染
通过
setRenderer
设置渲染器并启动渲染线程GLThread
,渲染模式有两种如下:-
:适合重复渲染的场景,默认的渲染模式。RENDERMODE_CONTINUOUSLY
-
:只有RENDERMODE_WHEN_DIRTY
被创建后渲染一次,只调用了Surface
才会继续渲染。requestRender
渲染模式可以通过
setRenderMode
来进行设置,具体如下:// 设置渲染器
public void setRenderer(Renderer renderer)
// 设置渲染模式,仅在setRenderer之后调用生效
public void setRenderMode(int renderMode)
setDebugFlags和setGLWrapper
setDebugFlags
用于设置 Debug 标记,方便调试跟踪代码,可选值为DEBUG_CHECK_GL_ERROR
和DEBUG_LOG_GL_CALLS
,setGLWrapper
可以通过自定义GLWrapper
来委托 GL 接口来添加一些自定义行为,具体如下:// DEBUG_CHECK_GL_ERROR:每次GL调用都会检查,如果出现glError则会抛出异常
// DEBUG_LOG_GL_CALLS:以TAG为GLSurfaceView将日志记录在verbose级别的日志中
setDebugFlags(int debugFlags)
// 用于调试跟踪代码,可自定义GLWrapper包装GL接口并返回GL接口,可在
setGLWrapper(android.opengl.GLSurfaceView.GLWrapper glWrapper)
渲染器Renderer
这部分在前面提到过,这里单独说一下,要想在 GL 表面上执行渲染操作,需要实现
Renderer
对象完成实际渲染操作,通过如下方式给GLSurfaceView
设置渲染器对象Renderer
以及制定渲染模式,如下:// 给GLSurfaceView设置渲染器对象Renderer
public void setRenderer(Renderer renderer)
// 设置渲染模式,仅在setRenderer之后调用生效
public void setRenderMode(int renderMode)
设置渲染器
Renderer
的时候,同时会创建独立线程GLThread
并开启该线程,这个线程就是独立于 UI 线程的渲染线程。这里就涉及到两个线程 UI 线程和渲染线程,自然涉及到线程之间的通信,可以使用
volatile
和 synchronized
等实现线程之间的通信。如果是在 UI 线程中调用渲染线程中的操作,可以使用
GLSurfaceView
的 queueEvent
方法来将该操作执行到渲染线程中,一般需要自定义GLSurfaceView
的时候会用到,同样如果在渲染线程可以通过runOnUiThread
来将与 UI 相关的操作执行到 UI 线程。下面看下渲染器
Reander
的基本实现:public class GLES20Renderer implements Renderer {
private static final String TAG = GLES20Renderer.class.getSimpleName();
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
Log.i(TAG, "onSurfaceCreated");
GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1);
}
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
Log.i(TAG, "onSurfaceChanged");
GLES20.glViewport(0, 0, width, height);
}
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
Log.i(TAG, "onDrawFrame");
GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
}
}
坐标映射
先来了解下 OpenGL 的世界坐标系和与之对应的 Android 上的纹理坐标系,如下图所示:
在 Android 中使用 OpenGL 就要进行相应坐标的转换,下面看下 OpenGL 坐标系在 Android 屏幕中的映射关系,如下图所示:
如上图所示,左侧是默认的 OpenGL 坐标系,右侧是 OpenGL 坐标系在 Android 屏幕上的映射,可以明显看到图中的三角形是变形了的,为了保证图像比例就需要应用 OpenGL 投影模式和相机视图来转换坐标,这就涉及到投影矩阵和视图矩阵,这部分内容会在后续的文章中介绍。
绘制三角形
通过以上内容,Android OpenGL 算是初步入门了,按照习惯来个小案例,这里使用 OpenGL 绘制一个三角形,如下
Triangle
是三角形数据封装及着色器的的使用,后续渲染直接调用draw
方法进行渲染绘制,如下:// Triangle
class Triangle(context: Context) {
companion object {
// 坐标数组中每个顶点的坐标数
private const val COORDINATE_PER_VERTEX = 3
}
private var programHandle: Int = 0
private var positionHandle: Int = 0
private var colorHandler: Int = 0
private var vPMatrixHandle: Int = 0
private var vertexStride = COORDINATE_PER_VERTEX * 4
// 三角形的三条边
private var triangleCoordinate = floatArrayOf( // 逆时针的顺序的三条边
0.0f, 0.5f, 0.0f, // top
-0.5f, -0.5f, 0.0f, // bottom left
0.5f, -0.5f, 0.0f // bottom right
)
// 颜色数组
private val color = floatArrayOf(0.63671875f, 0.76953125f, 0.22265625f, 1.0f)
private var vertexBuffer: FloatBuffer =
// (number of coordinate values * 4 bytes per float)
ByteBuffer.allocateDirect(triangleCoordinate.size * 4).run {
// ByteBuffer使用本机字节序
this.order(ByteOrder.nativeOrder())
// ByteBuffer to FloatBuffer
this.asFloatBuffer().apply {
put(triangleCoordinate)
position(0)
}
}
init {
// read shader sourceCode
val vertexShaderCode = GLUtil.readShaderSourceCodeFromRaw(context, R.raw.vertex_shader_triangle_default)
val fragmentShaderCode =
GLUtil.readShaderSourceCodeFromRaw(context, R.raw.fragment_shader_triangle)
if (vertexShaderCode.isNullOrEmpty() || fragmentShaderCode.isNullOrEmpty()) {
throw RuntimeException("vertexShaderCode or fragmentShaderCode is null or empty")
}
// compile shader
val vertexShaderHandler = GLUtil.compileShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode)
val fragmentShaderHandler =
GLUtil.compileShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode)
// create and link program
programHandle = GLUtil.createAndLinkProgram(vertexShaderHandler, fragmentShaderHandler)
}
/**
* 绘制方法
*/
fun draw(mvpMatrix: FloatArray) {
GLES20.glUseProgram(programHandle)
// 获取attribute变量的地址索引
// get handle to vertex shader's vPosition member
positionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(programHandle, "vPosition").also {
// enable vertex attribute,默认是disable
GLES20.glEnableVertexAttribArray(it)
GLES20.glVertexAttribPointer(
it, // 着色器中第一个顶点属性的位置
COORDINATE_PER_VERTEX,
GLES20.GL_FLOAT,
false,
vertexStride, // 连续的顶点属性组之间的间隔
vertexBuffer
)
}
// get handle to fragment shader's vColor member
colorHandler = GLES20.glGetUniformLocation(programHandle, "vColor").also {
GLES20.glUniform4fv(it, 1, color, 0)
}
// draw triangle
GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, triangleCoordinate.size / COORDINATE_PER_VERTEX)
GLES20.glDisableVertexAttribArray(positionHandle)
}
}
渲染器实现如下:
// 渲染器实现
class MRenderer(private var context: Context) : GLSurfaceView.Renderer {
private val tag = MRenderer::class.java.simpleName
private lateinit var triangle: Triangle
private val vPMatrix = FloatArray(16) // 模型视图投影矩阵
private val projectionMatrix = FloatArray(16)
private val viewMatrix = FloatArray(16)
override fun onSurfaceCreated(gl: GL10?, config: EGLConfig?) {
// 创建Surface时调用,在渲染开始时调用,用来创建渲染开始时需要的资源
Log.d(tag, "onSurfaceCreated")
triangle = Triangle(context)
}
override fun onSurfaceChanged(gl: GL10?, width: Int, height: Int) {
// Surface改变大小时调用,设置视口
Log.d(tag, "onSurfaceChanged")
GLES20.glViewport(0, 0, width, height)
}
override fun onDrawFrame(gl: GL10?) {
// 绘制当前frame,用于渲染处理具体的内容
Log.d(tag, "onDrawFrame")
triangle.draw(vPMatrix)
}
}
上面都是基本的绘制操作,没啥好说的,其中着色器的使用流程会在后续文章中进行介绍,这里就不贴其他代码了,感兴趣的可以直接在文末查看源代码。
绘制效果
上面的绘制没有使用投影矩阵和相机视图来进行坐标转换,当横竖屏切换到时候会到导致变形,这个会在下篇文章中进行修正,看下上述代码绘制的效果图,如下图所示: