Android 用 OpenGL 实现基本图形绘制

之前计算机图形学中有讲到 OpneGL,现在项目中也要用到 OpenGL,在找了一些资料后做了一个简单的 Demo,记录如下。

Android 中自带了 OpenGL 一系列的库供我们调用,然而只用调用少数几个就能实现基本图形的绘制。

为了绘制图形,我们需要画布和画笔,分别对应 GLSurfaceView 和 GLSurfaceView.Renderer,以及图形的坐标等信息,分别创建它们的实例再加以运用就能绘制出基本图形。

一 GLSurfaceView.Renderer

这是一个接口,因此我们需要建一个类调用这个接口,类名起为 OpenGLRenderer,这个接口有三个方法需要实现,分别为

  • onSurfaceCreated 在画布被创建的时候调用,初始化背景色,清除缓冲等

  • onSurfaceChanged 在画布被改变时被调用,变换坐标、窗口比例等

  • onDrawFrame 实现图形的绘制

三个方法中涉及一些图形学的知识,有的语句看不懂没关系,注释就用我找的资料中的英文,因为翻译成中文很怪,代码如下:

public class OpenGLRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {

    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig eglConfig) {
        // Set the background color to black ( rgba ).
        gl.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.5f);
        // Enable Smooth Shading, default not really needed.
        gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
        // Depth buffer setup.
        gl.glClearDepthf(1.0f);
        // Enables depth testing.
        gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
        // The type of depth testing to do.
        gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);
        // Really nice perspective calculations.
        gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,
                GL10.GL_NICEST);
    }

    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        // Sets the current view port to the new size.
        gl.glViewport(0, 0, width, height);
        // Select the projection matrix
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
        // Reset the projection matrix
        gl.glLoadIdentity();
        // Calculate the aspect ratio of the window
        GLU.gluPerspective(gl, 45.0f,
                (float) width / (float) height,
                0.1f, 100.0f);
        // Select the modelview matrix
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
        // Reset the modelview matrix
        gl.glLoadIdentity();
    }

    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
    }
}

二 GLSurfaceView

在主函数中先创建一个 GLSurfaceView 实例,然后设置渲染器(所谓渲染器其实就是实现了 GLSurfaceView.Renderer 接口的类),最后再将 MainActivity 的 contentView 设置为 GLSurfaceView 的实例即可,代码如下:

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements IOpenGLDemo{

    protected GLSurfaceView mGLSurfaceView;

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        // 设置全屏
        getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN,
                WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN);

        mGLSurfaceView = new GLSurfaceView(this);
        mGLSurfaceView.setRenderer(new OpenGLRenderer(this));
        setContentView(mGLSurfaceView);
    }
}

三 需要绘制的图形

假设我们要绘制一个正方形,在 Android OpenGL SE 中,只能绘制点、线、三角形三种图形,因此正方形由两个三角形组成。建立类 DrawTriangle,内容如下:

public class DrawTriangle {

    // 顶点坐标
    float[] vertexArray = {
            -0.8f, -0.4f * 1.732f, 0.0f,
            0.0f, -0.4f * 1.732f, 0.0f,
            -0.4f, 0.4f * 1.732f, 0.0f,

            0.0f, -0.0f * 1.732f, 0.0f,
            0.8f, -0.0f * 1.732f, 0.0f,
            0.4f, 0.4f * 1.732f, 0.0f,
    };

    public void DrawScene(GL10 gl) {
    
        // float 长度为 4,所以乘 4
        ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertexArray.length*4);
        vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
        FloatBuffer vertex = vbb.asFloatBuffer();
        vertex.put(vertexArray);
        vertex.position(0);

        gl.glLoadIdentity();
        gl.glTranslatef(0, 0, -4);
        
        // 开启顶点开关
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);

        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, vertex);

        // 设置颜色
        gl.glColor4f(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
        // 画图
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, 6);
        
        // 关闭顶点开关
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
    }
}

--

最后在 OpenGLRenderer 类中生成 DrawTriangle 的实例,并在 onDrawFrame 方法中调用 DrawTriangle 的 DrawScene 方法就可以了。

OpenGL 不是说上手就上手的东西,需要你查阅一些资料并亲自动手实践才能掌握的,以下是我在项目中根据检测图生成的缺陷分布图:

检测图

缺陷分布图

最后是我根据资料一步步做的 Demo,是一个在绕 y 轴旋转 3D 十二面体。

十二面体
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