Android 中的 openGL

Android为OpenGL ES支持提供了GLSurfaceView组件，这个组件用于显示3D图形。GLSurfaceView本身并不提供绘制3D图形的功能，而是由GLSurfaceView.Renderer来完成了SurfaceView中3D图形的绘制。

归纳起来，在Android中使用OpenGL ES需要三个步骤：

1、创建GLSurfaceView组件，使用Activity来显示GLSurfaceView组件。

2、为GLSurfaceView组件创建GLSurfaceView.Renderer实例,实现GLSurfaceView.Renderer类时需要实现该接口里的三个方法：

　　abstract void onDrawFrame(GL10 gl):Renderer对象调用该方法绘制GLSurfaceView的当前帧。

　　abstract void onSurfaceChanged(GL10 gl , int width ,int height):当GLSurfaceView的大小改变时回调该方法。

　　abstract void onSurfaceCreated(GL10 gl , EGLConfig config):当GLSurfaceView被创建时回调该方法。

3、调用GLSurfaceView组件的setRenderer()方法指定Renderer对象，该Renderer对象将会完成GLSurfaceView里3D图像的绘制。

从上面的介绍不难看出，实际上绘制3D图形的难点不是如何使用GLSurfaceView组件，而是如何实现Renderer类。实现Renderer类时需要实现三个方法，这三个方法都有一个GL10形参，它就代表了GLOpen ES的“绘制画笔”，我们可以把它想象成Swing 2D绘图中的Graphics，也可以想象成Android 2D绘图中的Canvas组件-----当我们希望Renderer绘制3D图形时，实际上是调用GL10的方法来进行绘制的。

当SurfaceView被创建时，系统会回调Renderer对象的onSurfaceCreated()方法，该方法将可以对OpenGL ES执行一些无须任何改变的初始化，例如：

@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
　　// 关闭抗抖动
　　gl.glDisable(GL10.GL_DITHER);
　　//设置系统对透视进行修正
　　gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);
　　gl.glClearColor(0, 0, 0, 0);
　　//设置阴影平滑模式
　　gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
　　//启用深度测试
　　gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
　　//设置深度测试的类型
　　gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);
}

GL10就是OpenGL ES的绘图接口，但实际上他也是GL11的实例，可通过(gl Instansof GL11)判断它是否为GL11接口的实例。

glDisable(int cap):该方法用于禁用OpenGL ES某个方面的特性，上例中代码用于关闭抗抖性，这样可以提高性能。

glHint(int target , int mode):该方法用于对OpenGL ES某方法进行修正。

clearColor(float red , float green , float blue , float alpha):该方法设置OpenGL ES“清屏”所用的颜色，四个参数分别设置红、绿、蓝、透明度值；0为最小值，1为最大值。例如设置gl.glClearColor(0 , 0 , 0 , 0):就是用黑色“清屏”。

glShadeMode(int mode):该方法用于设置OpenGL ES的阴影模式，此处设为阴影平滑模式。

glEnable(int cap):该方法与glDisable(int cap)方法相对，用于启用OpenGL ES某方面的特性，此处用于启动OpenGL ES的深度测试，所谓“深度测试”,就是让OpenGL ES负责跟踪每个物体在Z轴上的深度，这样就可避免后面的物体遮挡前面的物体。

当SurfaceView组件的大小发生改变时，系统会回调Renderer对象的onSurfaceChanged()方法，因此该方法通常用于初始化3D场景。例如如下初始化代码：

@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
　　// 设置3D视窗的大小及位置
　　gl.glViewport(0, 0, width, height);
　　//将当前矩阵模式设为投影矩阵
　　gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
　　//初始化单位矩阵
　　gl.glLoadIdentity();
　　//计算透视视窗的宽度、高度比
　　float ratio = (float)width/height;
　　//调用此方法设置透视视窗的空间大小
　　gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10);
}

上面的方法中用到了GL10的一些初始化方法，此处做简要说明：

glViewport(int x , int y , int width , int height):设置3D视窗的位置与大小。其中前两个参数指定该视窗的位置，后两个参数指定该视窗的宽、高。

glMatrixMode(int mode):设置视图的矩阵模型。通常可接受GL10.GL_PROJECTION、GL10.GL_MODEVIEW两个常量值。

　　当调用glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION):代码后，指定将屏幕视为透视图(要想看到逼真的三维物体，这是必要的)，这意味着越远的东西看起来越小；当调用glMatrixMode(GL10.GL_MODEVIEW):代码后，即将当前矩阵模式设为模型视图矩阵，这意味着任何新的变换都会影响该矩阵中的所有物体。

glLoadIdentity():相当于reset()方法，用于初始化单位矩阵。

glFrustumf(float left , float right , float bottom , float top , float zNear , float zFar):用于设置透视投影的空间大小。前路两个参数用于设置X轴上的最小坐标值、最大坐标值；中间两个参数用于设置Y轴上的最小坐标值、最大坐标值；后面两个参数用于设置Z轴上所能绘制的场景的深度的最小值、最大值。

注：三维坐标系统与二维坐标系统并不相同，而二维坐标系统上的坐标值通常就直接使用系统的像素数量；但三维坐标系统的坐标值则取决于glFrustumf()方法的设置。

GLSurfaceView上的所有3D图形都是有Renderer的onDrawFrame(GL10 gl)方法绘制出来的，重写该方法时就要把所有3D图形都绘制出来，该方法通常以如下形式开始：

@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
　　// 清除屏幕缓存和深度缓存
　　gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
}

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