Android——初识OpenGL ES 2.0

概念

OpenGL（Open Graphics Library）是一个跨平台的高性能3D渲染API，OpenGL ES 2.0（Open Graphics Library Embedded System 2.0）是它的嵌入式平台2.0版本。

简单实现

在Activity里面，创建一个GLSurfaceView对象，然后当作Activity的布局，并实现一个Renderer接口，塞给GLSurfaceView，并对其做简单的配置。

const val TAG = "HelloPoints"class HelloPoints : Activity() {    private lateinit var glSurfaceView: GLSurfaceView    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {        super.onCreate(savedInstanceState)        title = "Play with Points"        glSurfaceView = GLSurfaceView(this)       //GLSurfaceView作为布局        setContentView(glSurfaceView)        glSurfaceView.setEGLContextClientVersion(2)//OpenGL 2.0版本        //Renderer接口设置进入        glSurfaceView.setRenderer(PointsRender)        glSurfaceView.renderMode = GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY    }    override fun onResume() {        super.onResume()        glSurfaceView.onResume()    }    override fun onPause() {        super.onPause()        glSurfaceView.onPause()    }    companion object PointsRender : GLSurfaceView.Renderer {    /**         * shader语言跟C语言很像，它有一个主函数，也叫void main(){}。         * gl_Position是一个内置变量，用于指定顶点，它是一个点，三维空间的点，所以用一个四维向量来赋值。         * vec4是四维向量的类型，vec4()是它的构造方法。等等，三维空间，不是（x, y, z）三个吗？为什么用         * *vec4层呢？         * 四维是叫做齐次坐标，它的几何意义仍是三维，对于2D的话，第四位永远传1.0就可以了。         * 这里，是指定原点(0, 0, 0)作为顶点，就是说想在原点位置画一个点。gl_PointSize是另外一个内置变量，用于指定点的大小。         *         * 这个shader就是想在原点画一个尺寸为20的点。         */        private const val VERTEX_SHADER =                "void main() {\n" +                        "gl_Position = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);\n" +                        "gl_PointSize = 20.0;\n" +                        "}\n"        /**         * gl_FragColor是fragment shader的内置变量，         * 用于指定当前顶点的颜色，四个分量（r, g, b, a）。         * 这里是想指定为红色，不透明。         */                        private const val FRAGMENT_SHADER =                "void main() {\n" +                        "gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);\n" +                        "}\n"       private var mGLProgram: Int = -1        /**         * 所有的GL API的调用都要在GLSurfaceView.Renderer的三个方法里面来call，         * 就是方法的调用栈必须从这几个方法开始         */        //初始化操作        override fun onSurfaceCreated(p0: GL10?, p1: EGLConfig?) {            GLES20.glClearColor(1f, 0f, 0f, 1f)//把背景，或者叫作画布，画成黑色，不透明//编译和链接shader程序            val vsh = GLES20.glCreateShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER)            // 告诉OpenGL，这一坨字串里面是vertex shader的源码。            GLES20.glShaderSource(vsh, VERTEX_SHADER)             GLES20.glCompileShader(vsh) // 编译vertex shader            val fsh = GLES20.glCreateShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER)            GLES20.glShaderSource(fsh, FRAGMENT_SHADER)            GLES20.glCompileShader(fsh)            mGLProgram = GLES20.glCreateProgram() // 创建shader program句柄            GLES20.glAttachShader(mGLProgram, vsh) // 把vertex shader添加到program            GLES20.glAttachShader(mGLProgram, fsh) // 把fragment shader添加到program            // 做链接，可以理解为把两种shader进行融合，做好投入使用的最后准备工作            GLES20.glLinkProgram(mGLProgram) // 让OpenGL来验证一下我们的shader program，并获取验证的状态            GLES20.glValidateProgram(mGLProgram)             val status = IntArray(1)            GLES20.glGetProgramiv(mGLProgram, GLES20.GL_VALIDATE_STATUS, status, 0) // 获取验证的状态            Log.d(TAG, "validate shader program: " + GLES20.glGetProgramInfoLog(mGLProgram))        }        //surface发生改变时调用，通常是size发生变化        override fun onSurfaceChanged(p0: GL10?, p1: Int, p2: Int) {            GLES20.glViewport(0, 0, p1, p2) // 参数是left, top, width, height        }        //而此方法是用来绘制每帧的，所以每次刷新都会被调一次，所有的绘制都发生在这里。        override fun onDrawFrame(p0: GL10?) {        // 清除颜色缓冲区，因为我们要开始新一帧的绘制了，所以先清理，以免有脏数据。            GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT)              // 告诉OpenGL，使用在onSurfaceCreated里面准备好了的shader program来渲染            GLES20.glUseProgram(mGLProgram)            //开始渲染，发送渲染点的指令， 第二个参数是offset，第三个参数是点的个数。            //目前只有一个点，所以是1。            GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_POINTS, 0, 1)        }    }}

几点说明：

说明1
所有的GL API的调用都要在GLSurfaceView.Renderer的三个方法里面来调用，就是方法的调用栈必须从这几个方法开始。在其他地方调用是没有效果的：
onSurfaceCreated
onSurfaceChanged
onDrawFrame

说明2
OpenGL的坐标系是所谓的右手坐标系
Android——初识OpenGL ES 2.0_第1张图片
说明3：shader
GL ES 2.0把渲染相关的操作用一个专门的叫作着色语言的程序来表达，全名叫作OpenGL ES Shading language，它是一个编程语言，与C语言非常类似**，能够直接操作矩阵和向量，运行在GPU之上专门用于图形渲染**。它又分为两种，一个叫做顶点着色器（vertex shader），指定几何形状的顶点位置和大小，另一个叫做片元着色器（fragment shader），后者用于指定每个顶点的着色。每个GL程序必须要有一个vertex shader和一个fragment shader，且它们是相互对应的。（相互对应，意思是vertex shader必须要有一个fragment shader，反之亦然，但并不一定是一一对应）。当然，也是可以复用的，比如同一个vertex shader，可能会多个fragment shader来表达不同的着色方案。

说明4：坐标值和颜色值
坐标正常的取值范围都是-1到1，且是float类型。
颜色值是0到1，也是float类型，0是空（无的意思，比如黑色，或者全透明），1是有（全的意思，比如白色，或者不透明）。

说明5
Renderer实例，渲染模式(render mode)分为两种，一个是GLSurfaceView主动刷新(continuously)，不停的回调Renderer的onDrawFrame，另外一种叫做被动刷新（when dirty），就是当请求刷新时才调一次onDrawFrame。

原文参考

概念

简单实现

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