Android OpenGL ES 2.0如何進(jìn)行繪制紋理

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Android OpenGL ES 2.0如何進(jìn)行繪制紋理，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關(guān)知識有一定的了解。

紋理，在OpenGL中，可以理解為加載到顯卡顯存中的圖片。

Android設(shè)備在 2.2開始支持OpenGL ES2.0，從前都是ES1.0 和 ES1.1的版本。

簡單來說，OpenGL  ES是為了嵌入設(shè)備進(jìn)行功能剪裁后的OpenGL版本。ES2.0是和1.x版本不兼容的，區(qū)別和兼容性參見android官方文檔。

首先，android使用openGL提供了特殊的view作為基礎(chǔ)叫做GLSurfaceView。我們的view需要繼承GLSurfaceView。

java代碼

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()); } }

并沒有什么特別之處，android view的渲染操作需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)render接口，GLSurfaceView的渲染接口為android.opengl.GLSurfaceView.Renderer。我們需要實(shí)現(xiàn)接口的方法。

java代碼

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) {} }

接口實(shí)現(xiàn)3個(gè)方法，對應(yīng)繪制，繪制區(qū)域變化，區(qū)域創(chuàng)建。需要說明的是參數(shù)GL10 gl是OpenGL ES1.x版本的對象。這里我們不會使用到。還有一點(diǎn)就是，onDrawFrame方法的調(diào)用是有系統(tǒng)調(diào)用的，不需要手動調(diào)用。系統(tǒng)會以一定的頻率不斷的回調(diào)。

接下來我們進(jìn)入ES2.0的使用，上代碼先：

java代碼

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(); }

1、啟用2D紋理

繪制區(qū)域創(chuàng)建的時(shí)候，我們設(shè)置了啟用2D的紋理，并且激活了紋理單元unit0。什么意思呢，說起來話長，以后慢慢說。簡單說一下，記住OpenGL 是基于狀態(tài)的，就是很多狀態(tài)的設(shè)置和切換，這里啟用GL_TEXTURE_2D就是一個(gè)狀態(tài)的開啟，表明OpenGL可以使用2D紋理。

什么是激活紋理單元?這個(gè)和硬件有點(diǎn)關(guān)系，OpenGL要顯卡會劃分存儲紋理的存儲區(qū)域不止一個(gè)區(qū)域。這里是使用區(qū)域 unit 0，多重紋理繪制可以開啟多個(gè)，這個(gè)以后說。接下來，調(diào)用了三個(gè)函數(shù)，載入頂點(diǎn)，初始化著色器，載入紋理。

2、加載頂點(diǎn)

OpenGL繪制圖形是根據(jù)頂點(diǎn)以后鏈接起來的。為什么要這樣，其實(shí)這樣很強(qiáng)大是一種設(shè)計(jì)吧。頂點(diǎn)可以暫時(shí)簡單理解為含有位置信息的坐標(biāo)點(diǎn)。

java代碼

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是封裝了本地?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的封裝對象。是 的，這個(gè)2個(gè)對象里面的數(shù)據(jù)不被java虛擬機(jī)管理，相當(dāng)于C語言的存儲方式。quadVertex的數(shù)據(jù)就是一個(gè)矩形的坐標(biāo)，和紋理坐標(biāo)。一兩句話很難 解釋清楚，這里涉及到openGL的幾個(gè)經(jīng)典的坐標(biāo)系，下次說。概括的說，openGL的坐標(biāo)是單位化的，都是0.0-1.0的浮點(diǎn)型，屏幕的中心點(diǎn)是 (0,0)。而紋理的坐標(biāo)左下角是(0,0)。 這里的quadVertex是在屏幕中大概花了一個(gè)矩形貼了一個(gè)圖片， position0  是左上點(diǎn)，以后左下，右下，右上的順序，紋理坐標(biāo)同理。

quadIndx是這剛才的這些頂點(diǎn)索引排列。這里一個(gè)矩形也就4個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)3個(gè)位置坐標(biāo)，2個(gè)紋理坐標(biāo)。也就是說一個(gè)頂點(diǎn)有5個(gè)float數(shù)據(jù)。至于為什么頂點(diǎn)為什么這么排列下次說，是2個(gè)三角形合成了一個(gè)矩形，幾句話很難解釋清楚。

所以說，這段代碼就是把矩形的位置和紋理坐標(biāo)，存儲到本地?cái)?shù)據(jù)，準(zhǔn)備后面使用而已。

3、初始化著色器

這個(gè)著色器就是ES2.0的特色，又叫可編程著色器，也是區(qū)別于ES1.x的本質(zhì)。這里只做簡單的介紹?？删幊讨魇且环N腳本，語法類似C語言，腳本分為頂點(diǎn)著色器和片段著色器，分別對應(yīng)了openGL不同的渲染流程。

頂點(diǎn)著色器：

java代碼

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; }

片段著色器：

java代碼

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

這里記住一句話，頂點(diǎn)著色器，會在頂點(diǎn)上執(zhí)行;片段著色器會在像素點(diǎn)上執(zhí)行。剛才的矩形就有4個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)都會應(yīng)用這個(gè)腳本。也就是說，頂點(diǎn)是位置相關(guān)信息，片段是色彩紋理相關(guān)信息。

這個(gè)2段腳本都是文本，需要編譯，鏈接，等等一些操作才能被ES2.0所使用。過程就像C語言的編譯運(yùn)行過程。openGL 提供了相關(guān)函數(shù)去做這些事情。

java代碼

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); }

可以看到，頂點(diǎn)和片段一起構(gòu)成一個(gè)program，它可以被openGL所使用，是一個(gè) 編譯好的腳本程序，存儲在顯存。 GLES20.glGetAttribLocation 和 GLES20.glGetUniformLocation   這句話是神馬作用呢。簡單說就是，java程序和著色器腳本數(shù)據(jù)通信的。把就像參數(shù)的傳遞一樣，這樣腳本就能根據(jù)外界的參數(shù)變化，實(shí)時(shí)的改變openGL 流水線渲染的處理流程。

封裝的加載著色器的輔助方法：

java代碼

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; }

java代碼

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; }

為什么openGL的很多操作目標(biāo)都是int類型的?因?yàn)閛penGL只會在顯存生成或綁定地址，返回id，以后用id相當(dāng)于句柄去改變它的內(nèi)部狀態(tài)。

4、加載紋理

就是把圖片的數(shù)據(jù)上傳到顯存，以后再使用它。請注意紋理圖片的長和寬***是2的N次方，不然不一定能繪制出來。

java代碼

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; }

這里使用了android的工具類吧bitmap直接轉(zhuǎn)換成openGL紋理需要的格式了。過程是，先生成一個(gè)紋理的id在顯卡上的，以后根據(jù)id上傳紋理數(shù)據(jù)，以后保存這個(gè)id就

可以操作這個(gè)紋理了。至于紋理的一些過濾特性設(shè)置，將來再說。

現(xiàn)在貌似就剩下繪制了，準(zhǔn)備好了頂點(diǎn)信息，頂點(diǎn)對應(yīng)的紋理坐標(biāo)。初始化了著色器，上傳了紋理圖片。接下來就已把他們合起來繪制了。

java代碼

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); }

為了保持了代碼的簡單，OpenGL的基于狀態(tài)體現(xiàn)，bind這個(gè)函數(shù)無處不在，這里 bindTexture就是通知openGL使用那個(gè)id的紋理圖片。接下來的操作就是針對bind的圖片的。繪制就需要讓openGL知道繪制神馬。所 以這里需要用到vertex這個(gè)本地?cái)?shù)據(jù)容器，里面裝在的是頂點(diǎn)和紋理坐標(biāo)信息。GLES20.glVertexAttribPointer就是把頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，按照openGL喜歡的格式上傳到顯卡存儲。draw方法的調(diào)用，是在前面應(yīng) 用了紋理id的情況下，所以繪制紋理坐標(biāo)的時(shí)候，會使用上傳的紋理圖片。

每次都需要把數(shù)據(jù)上傳到OpenGL，畢竟顯存和內(nèi)存不是同一個(gè)地方，OpenGL采用了CS模式。當(dāng)然使用VBO等技術(shù)可以把數(shù)據(jù)緩存在顯存，以提高運(yùn)行性能。

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