Android OpenGL 學習筆記 --開始篇

1、什麼是 OpenGL?

　　OpenGL 是個專業的3D程序接口，是一個功能強大，調用方便的底層3D圖形庫。OpenGL  的前身是 SGI 公司為其圖形工作站開的 IRIS GL。IRIS GL 是一個工業標准的3D圖形軟件接口，功能雖然強大但是移植性不好，於是 SGI 公司便在 IRIS GL 的基礎上開發 OpenGL  。具體詳細的介紹請 點擊這裡 。

2、OpenGL 的發展歷程

　　1992年7月 發布了 OpenGL 1.0 版本，並與微軟共同推出 Windows NT 版本的 OpenGL 。

　　1995年 OpenGL 1.1 版本面市，加入了新功能，並引入了紋理特性等等。

　　一直到 2009年8月Khronos小組發布了OpenGL 3.2，這是一年以來OpenGL進行的第三次重要升級。

具體特點及功能、 OpenGL 現狀、發展歷程、OpenGL 規范、編程入門請 點擊這裡 。

3、OpenGL  ES 簡介

      Android 3D 引擎采用的是OpenGL ES。OpenGL ES是一套為手持和嵌入式系統設計的3D引擎API，由Khronos公司維護。在PC領域，一直有兩種標准的3D API進行競爭，OpenGL 和 DirectX。一般主流的游戲和顯卡都支持這兩種渲染方式，DirectX在Windows平台上有很大的優勢，但是 OpenGL 具有更好的跨平台性。

由於嵌入式系統和PC相比，一般說來，CPU、內存等都比PC差很多，而且對能耗有著特殊的要求，許多嵌入式設備並沒有浮點運算協處理器，針對嵌入式系統的以上特點，Khronos對標准的 OpenGL 系統進行了維護和改動，以期望滿足嵌入式設備對3D繪圖的要求。

4、 Android OpenGL ES 簡介 5、Android 支持 OpenGL 列表

Android系統使用 OpenGL 的標准接口來支持3D圖形功能，android 3D 圖形系統也分為 java 框架和本地代碼兩部分。本地代碼主要實現的 OpenGL 接口的庫，在 Java 框架層，javax.microedition.khronos.opengles 是 java 標准的 OpenGL 包，android.opengl包提供了 OpenGL 系統和 Android GUI 系統之間的聯系。

 

• 1、GL
• 2、GL 10
• 3、GL 10 EXT
• 4、GL 11
• 5、GL 11 EXT
• 6、GL 11 ExtensionPack

我們將使用 GL10 這個類開始接觸 OpenGL ，探索3D 領域。

6、一步一步實現自己的 Renderer 類

在 Android 中我們使用 GLSurfaceView 來顯示 OpenGL 視圖，該類位於 android.opengl 包裡面。它提供了一個專門用於渲染3D 的接口 Renderer 。接下來我們就來一步步構建自己的 Renderer 類。

• 1、為 Renderer 類趕回命名空間
  import android.opengl.GLSurfaceView.Renderer;

   

• 2、新建一個類來實現 Renderer 接口，代碼如下：
  public class ThreeDGl implements Renderer 
  {
  }

   

• 3、如上代碼所寫，程序實現了 Renderer 類，則必須重寫以下方法
  public void onDrawFrame(GL10 gl) 
  {
  }
  public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height)
  {}
  public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)
  {}

   

• 4、當窗口被創建時需要調用 onSurfaceCreate ，我們可以在這裡對 OpenGL 做一些初始化工作，例如：
                  // 啟用陰影平滑
          gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
          
          // 黑色背景
          gl.glClearColor(0, 0, 0, 0);
          
          // 設置深度緩存
          gl.glClearDepthf(1.0f);                            
          // 啟用深度測試
          gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);                        
          // 所作深度測試的類型
          gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);                            
          
          // 告訴系統對透視進行修正
          gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);

   

  glHint 用於告訴 OpenGL 我們希望進行最好的透視修正，這會輕微地影響性能，但會使得透視圖更好看。
  glClearColor 設置清除屏幕時所用的顏色，色彩值的范圍從 0.0f~1.0f 大小從暗到這的過程。
  glShadeModel 用於啟用陰影平滑度。陰影平滑通過多邊形精細地混合色彩，並對外部光進行平滑。
  glDepthFunc 為將深度緩存設想為屏幕後面的層，它不斷地對物體進入屏幕內部的深度進行跟蹤。
  glEnable 啟用深度測試。
• 5、當窗口大小發生改變時系統將調用 onSurfaceChange 方法，可以在該方法中設置 OpenGL 場景大小 ，代碼如下：
  //設置OpenGL場景的大小
  gl.glViewport(0, 0, width, height);

   

• 6、場景畫出來了，接下來我們就要實現場景裡面的內容，比如：設置它的透視圖，讓它有種越遠的東西看起來越小的感覺，代碼如下：
  //設置投影矩陣
          gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
          //重置投影矩陣
          gl.glLoadIdentity();
          // 設置視口的大小
          gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10);
          // 選擇模型觀察矩陣
          gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);    
          // 重置模型觀察矩陣
          gl.glLoadIdentity();    

   

  gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); 指明接下來的代碼將影響 projection matrix （投影矩陣），投影矩陣負責為場景增加透視度。
   gl.glLoadIdentity(); 此方法相當於我們手機的重置功能，它將所選擇的矩陣狀態恢復成原始狀態，調用  glLoadIdentity(); 之後為場景設置透視圖。
  gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);   指明任何新的變換將會影響 modelview matrix （模型觀察矩陣）。
  gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10); 此方法，前面4個參數用於確定窗口的大小，而後面兩個參數分別是在場景中所能繪制深度的起點和終點。
• 7、了解了上面兩個重寫方法的作用和功能之後，第三個方法 onDrawFrame 從字面上理解就知道此方法做繪制圖操作的。嗯，沒錯。在繪圖之前，需要將屏幕清除成前面所指定的顏色，清除嘗試緩存並且重置場景，然後就可以繪圖了， 代碼如下：
  // 清除屏幕和深度緩存
  gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
  // 重置當前的模型觀察矩陣
  gl.glLoadIdentity();

   

• 8、Renderer 類在實現了上面的三個重寫之後，在程序入口中只需要調用
  Renderer render=new ThreeDGl(this);
      /** Called when the activity is first created. */
      @Override
      public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
          super.onCreate(savedInstanceState);
          GLSurfaceView gview=new GLSurfaceView(this);
          gview.setRenderer(render);
          setContentView(gview);
      }

   

  即可將我們繪制的圖形顯示出來。

下面分享一段使用Renderer類繪制的三角形和四邊形的代碼：

 

OpenGL 參考代碼 package com.terry;

import java.nio.IntBuffer;

import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;

import android.opengl.GLSurfaceView.Renderer;

public class GLRender implements Renderer{

    float rotateTri,rotateQuad;
    int one=0x10000;
    
    //三角形的一個頂點
    private IntBuffer triggerBuffer=IntBuffer.wrap(new int[]{
            0,one,0,     //上頂點
            -one,-one,0,    //左頂點
            one,-one,0    //右下點
    });
    
    //正方形的四個頂點
    private IntBuffer quateBuffer=IntBuffer.wrap(new int[]{
            one,one,0,
            -one,-one,0,
            one,-one,0,
            -one,-one,0
    });
    
    
    private IntBuffer colorBuffer=IntBuffer.wrap(new int[]{
            one,0,0,one,
            0,one,0,one,
            0,0,one,one
    });
    
    
    
    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        // TODO Auto-generated method stub
        
        // 清除屏幕和深度緩存
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        // 重置當前的模型觀察矩陣
        gl.glLoadIdentity();


        // 左移 1.5 單位，並移入屏幕 6.0
        gl.glTranslatef(-1.5f, 0.0f, -6.0f);
         //設置旋轉
        gl.glRotatef(rotateTri, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
        
        //設置定點數組
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
        //設置顏色數組
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
        
        gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FIXED, 0, colorBuffer);
        // 設置三角形頂點
        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FIXED, 0, triggerBuffer);
        //繪制三角形
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, 3);
        
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
        
        //繪制三角形結束
        gl.glFinish();
        
        /***********************/
        /* 渲染正方形 */
        // 重置當前的模型觀察矩陣
        gl.glLoadIdentity();
        
        // 左移 1.5 單位，並移入屏幕 6.0
        gl.glTranslatef(1.5f, 0.0f, -6.0f);
        
        // 設置當前色為藍色
        gl.glColor4f(0.5f, 0.5f, 1.0f, 1.0f);
        //設置旋轉
        gl.glRotatef(rotateQuad, 1.0f, 0.0f, 0.0f);
        
        //設置和繪制正方形
        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FIXED, 0, quateBuffer);
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
        
        //繪制正方形結束
        gl.glFinish();

        //取消頂點數組
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
        
        //改變旋轉的角度
        rotateTri += 0.5f;
        rotateQuad -= 0.5f;
    }

    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        // TODO Auto-generated method stub
        
        float ratio = (float) width / height;
        //設置OpenGL場景的大小
        gl.glViewport(0, 0, width, height);
        //設置投影矩陣
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
        //重置投影矩陣
        gl.glLoadIdentity();
        // 設置視口的大小
        gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10);
        // 選擇模型觀察矩陣
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);    
        // 重置模型觀察矩陣
        gl.glLoadIdentity();    
        
    }

    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        // TODO Auto-generated method stub
        // 啟用陰影平滑
        gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
        
        // 黑色背景
        gl.glClearColor(0, 0, 0, 0);
        
        // 設置深度緩存
        gl.glClearDepthf(1.0f);                            
        // 啟用深度測試
        gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);                        
        // 所作深度測試的類型
        gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);                            
        
        // 告訴系統對透視進行修正
        gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);
    }

}

 

到此基本對 OpenGL 有一些了解，當然OpenGL 還有更多的東西需要我們去探索，努力吧。

轉自：http://www.cnblogs.com/TerryBlog/archive/2010/07/09/1774475.html