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作者:flybird    发表时间：2020-05-15 08:21:15     消息  查看  搜索  好友  邮件  复制  引用
   1、什么是 OpenGL?

　　 OpenGL 是个专业的3D程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层3D图形库。 OpenGL  的前身是 SGI 公司为其图形工作站开的 IRIS GL。IRIS GL 是一个工业标准的3D图形软件接口，功能虽然强大但是移植性不好，于是 SGI 公司便在 IRIS GL 的基础上开发 OpenGL  。具体详细的介绍请 点击这里 。

2、OpenGL 的发展历程

　　1992年7月 发布了 OpenGL 1.0 版本，并与微软共同推出 Windows NT 版本的 OpenGL 。

　　1995年 OpenGL 1.1 版本面市，加入了新功能，并引入了纹理特性等等。

　　一直到 2009年8月Khronos小组发布了 OpenGL 3.2，这是一年以来 OpenGL进行的第三次重要升级。

具体特点及功能、 OpenGL 现状、发展历程、 OpenGL 规范、编程入门请 点击这里 。

3、OpenGL  ES 简介

       Android 3D  引擎采用的是 OpenGL ES 。 OpenGL ES 是一套为手持和嵌入式系统设计的3D 引擎API ，由Khronos 公司维护。在PC 领域，一直有两种标准的3D API 进行竞争， OpenGL  和 DirectX 。一般主流的游戏和显卡都支持这两种渲染方式，DirectX 在Windows 平台上有很大的优势，但是 OpenGL 具有更好的跨平台性。

  由于嵌入式系统和PC 相比，一般说来，CPU 、内存等都比PC 差很多，而且对能耗有着特殊的要求，许多嵌入式设备并没有浮点运算协处理器，针对嵌入式系统的以上特点，Khronos 对标准的 OpenGL  系统进行了维护和改动，以期望满足嵌入式设备对3D 绘图的要求。

4、     Android OpenGL ES 简介

Android 系统使用 OpenGL  的标准接口来支持3D 图形功能，android 3D  图形系统也分为 java  框架和本地代码两部分。本地代码主要实现的 OpenGL  接口的库，在 Java  框架层，javax.microedition.khronos.opengles  是 java  标准的 OpenGL  包，android.opengl 包提供了 OpenGL  系统和 Android GUI  系统之间的联系。

5、Android 支持 OpenGL 列表
  • 1、GL
  • 2、GL 10
  • 3、GL 10 EXT
  • 4、GL 11
  • 5、GL 11 EXT
  • 6、GL 11 ExtensionPack
我们将使用 GL10 这个类开始接触 OpenGL ，探索3D 领域。

6、一步一步实现自己的 Renderer 类

在 Android 中我们使用 GLSurfaceView 来显示 OpenGL 视图，该类位于 android.opengl 包里面。它提供了一个专门用于渲染3D 的接口 Renderer 。接下来我们就来一步步构建自己的 Renderer 类。
  • 1、为 Renderer 类赶回命名空间

    import  android.opengl.GLSurfaceView.Renderer;  
  • 2、新建一个类来实现 Renderer 接口，代码如下：

    public   class  ThreeDGl  implements  Renderer
    {
    }  
  • 3、如上代码所写，程序实现了 Renderer 类，则必须重写以下方法

    public   void  onDrawFrame(GL10 gl)
    {
    }

    public   void  onSurfaceChanged(GL10 gl,  int  width,  int  height)
    {}

    public   void  onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)
    {}  
  • 4、当窗口被创建时需要调用 onSurfaceCreate ，我们可以在这里对 OpenGL 做一些初始化工作，例如：

             //  启用阴影平滑
             gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
            
             //  黑色背景
             gl.glClearColor( 0 ,  0 ,  0 ,  0 );
            
             //  设置深度缓存
             gl.glClearDepthf( 1.0f );                            
             //  启用深度测试
             gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);                        
             //  所作深度测试的类型
             gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);                            
            
             //  告诉系统对透视进行修正
             gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);

    glHint 用于告诉 OpenGL 我们希望进行最好的透视修正，这会轻微地影响性能，但会使得透视图更好看。
    glClearColor 设置清除屏幕时所用的颜色，色彩值的范围从 0.0f~1.0f 大小从暗到这的过程。
    glShadeModel 用于启用阴影平滑度。阴影平滑通过多边形精细地混合色彩，并对外部光进行平滑。
    glDepthFunc 为将深度缓存设想为屏幕后面的层，它不断地对物体进入屏幕内部的深度进行跟踪。
    glEnable 启用深度测试。
  • 5、当窗口大小发生改变时系统将调用 onSurfaceChange 方法，可以在该方法中设置 OpenGL 场景大小 ，代码如下：

      // 设置OpenGL场景的大小
    gl.glViewport( 0 ,  0 , width, height);  
  • 6、场景画出来了，接下来我们就要实现场景里面的内容，比如：设置它的透视图，让它有种越远的东西看起来越小的感觉，代码如下：

             // 设置投影矩阵
             gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
             // 重置投影矩阵
             gl.glLoadIdentity();
             //  设置视口的大小
             gl.glFrustumf( - ratio, ratio,  - 1 ,  1 ,  1 ,  10 );
             //  选择模型观察矩阵
             gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);    
             //  重置模型观察矩阵
             gl.glLoadIdentity();    

    gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); 指明接下来的代码将影响 projection matrix （投影矩阵），投影矩阵负责为场景增加透视度。
    gl.glLoadIdentity(); 此方法相当于我们手机的重置功能，它将所选择的矩阵状态恢复成原始状态，调用  glLoadIdentity(); 之后为场景设置透视图。
    gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);   指明任何新的变换将会影响 modelview matrix （模型观察矩阵）。
    gl.glFrustumf( - ratio, ratio,  - 1 ,  1 ,  1 ,  10 ); 此方法，前面4个参数用于确定窗口的大小，而后面两个参数分别是在场景中所能绘制深度的起点和终点。
  • 7、了解了上面两个重写方法的作用和功能之后，第三个方法 onDrawFrame 从字面上理解就知道此方法做绘制图操作的。嗯，没错。在绘图之前，需要将屏幕清除成前面所指定的颜色，清除尝试缓存并且重置场景，然后就可以绘图了， 代码如下：

    //  清除屏幕和深度缓存
    gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT  |  GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    //  重置当前的模型观察矩阵
    gl.glLoadIdentity();

  • 8、Renderer 类在实现了上面的三个重写之后，在程序入口中编写如下代码

         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);
        }

      即可将我们绘制的图形显示出来。
下面分享一段使用Renderer类绘制的三角形和四边形的代码：

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 ;
    
     // 三角形的一个顶点
      private  IntBuffer triggerBuffer = IntBuffer.wrap( new   int []{
             0 ,one, 0 ,      // 上顶点
              - one, - one, 0 ,     // 左顶点
             one, - one, 0      // 右下点
     });
    
     // 正方形的四个顶点
      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
        
         //  清除屏幕和深度缓存
         gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT  |  GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
         //  重置当前的模型观察矩阵
         gl.glLoadIdentity();

             //  左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0
         gl.glTranslatef( - 1.5f ,  0.0f ,  - 6.0f );
          // 设置旋转
         gl.glRotatef(rotateTri,  0.0f ,  1.0f ,  0.0f );
        
         // 设置定点数组
         gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
         // 设置颜色数组
         gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
        
        gl.glColorPointer( 4 , GL10.GL_FIXED,  0 , colorBuffer);
         //  设置三角形顶点
         gl.glVertexPointer( 3 , GL10.GL_FIXED,  0 , triggerBuffer);
         // 绘制三角形
         gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES,  0 ,  3 );
        
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
        
         // 绘制三角形结束
         gl.glFinish();
        
         /** ******************** */
         /*  渲染正方形  */
         //  重置当前的模型观察矩阵
         gl.glLoadIdentity();
        
         //  左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0
         gl.glTranslatef( 1.5f ,  0.0f ,  - 6.0f );
        
         //  设置当前色为蓝色
         gl.glColor4f( 0.5f ,  0.5f ,  1.0f ,  1.0f );
         // 设置旋转
         gl.glRotatef(rotateQuad,  1.0f ,  0.0f ,  0.0f );
        
         // 设置和绘制正方形
         gl.glVertexPointer( 3 , GL10.GL_FIXED,  0 , quateBuffer);
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP,  0 ,  4 );
        
         // 绘制正方形结束
         gl.glFinish();

         // 取消顶点数组
         gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
        
         // 改变旋转的角度
         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;
         // 设置OpenGL场景的大小
         gl.glViewport( 0 ,  0 , width, height);
         // 设置投影矩阵
         gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
         // 重置投影矩阵
         gl.glLoadIdentity();
         //  设置视口的大小
         gl.glFrustumf( - ratio, ratio,  - 1 ,  1 ,  1 ,  10 );
         //  选择模型观察矩阵
         gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);    
         //  重置模型观察矩阵
         gl.glLoadIdentity();    
        
    }

    @Override
     public   void  onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
         //  TODO Auto-generated method stub
         //  启用阴影平滑
         gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
        
         //  黑色背景
         gl.glClearColor( 0 ,  0 ,  0 ,  0 );
        
         //  设置深度缓存
         gl.glClearDepthf( 1.0f );                            
         //  启用深度测试
         gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);                        
         //  所作深度测试的类型
         gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);                            
        
         //  告诉系统对透视进行修正
         gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);
    }

}

               到此基本对 OpenGL 有一些了解，当然OpenGL 还有更多的东西需要我们去探索，努力吧。


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原文链接:https://blog.51cto.com/terryblog/346996

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