开始正式学习OpenGL ES开发！
本博客是我在学习过程中做的记录，也希望和各位分享我的学习过程，如有错误，欢迎留言指正，共同学习。
定义输入坐标
开始绘制图形之前，我们必须先给OpenGL输入一些顶点数据。OpenGL是一个3D图形库，所以我们在OpenGL中指定的所有坐标都是3D坐标（x、y和z）。OpenGL不是简单地把所有的3D坐标变换为屏幕上的2D像素；OpenGL仅当3D坐标在3个轴（x、y和z）上都为-1.0到1.0的范围内时才处理它。所有在所谓的标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates)范围内的坐标才会最终呈现在屏幕上（在这个范围以外的坐标都不会显示）。
由于我们希望渲染一个三角形，我们一共要指定三个顶点，每个顶点都有一个3D位置。我们会将它们以标准化设备坐标的形式（OpenGL的可见区域）定义为一个float数组。
private float[] vertexPoints = new float[]{
0.0f, 0.5f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f
};
由于OpenGL是在3D空间中工作的，而我们渲染的是一个2D三角形，我们将它顶点的z坐标设置为0.0。这样子的话三角形每一点的深度都是一样的，从而使它看上去像是2D的。
定义这样的顶点数据以后，我们会把它作为输入发送给图形渲染管线的第一个处理阶段：顶点着色器。它会在GPU上创建内存用于储存我们的顶点数据，还要配置OpenGL如何解释这些内存，并且指定其如何发送给显卡。顶点着色器接着会处理我们在内存中指定数量的顶点。
一旦你的顶点坐标已经在顶点着色器中处理过，它们就应该是标准化设备坐标了，标准化设备坐标是一个x、y和z值在-1.0到1.0的一小段空间。任何落在范围外的坐标都会被丢弃/裁剪，不会显示在你的屏幕上。下面你会看到我们定义的在标准化设备坐标中的三角形(忽略z轴)：
与通常的屏幕坐标不同，y轴正方向为向上，(0, 0)坐标是这个图像的中心，而不是左上角。最终你希望所有(变换过的)坐标都在这个坐标空间中，否则它们就不可见了。
分配本地内存
因为OpenGL作为本地系统库运行在系统中，虚拟机需要分配本地内存，供其存取。
public SimpleRenderer() {
//分配内存空间,每个浮点型占4字节空间
vertexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertexPoints.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
//传入指定的坐标数据
vertexBuffer.put(vertexPoints);
vertexBuffer.position(0);
}
顶点着色器
/**
* 顶点着色器
*/
private String vertextShader =
"#version 300 es\n" +
"layout (location = 0) in vec4 vPosition;\n" +
"void main() {\n" +
" gl_Position = vPosition;\n" + //
" gl_PointSize = 10.0;\n" +
"}\n";
输入属性的数组(一个名为vPosition的4分量向量)，layout (location = 0)表示这个变量的位置是顶点属性0。
将vPosition输入属性拷贝到名为gl_Position的特殊输出变量。
将浮点数据10.0拷贝到gl_PointSize的变量中。
片段着色器
/**
* 片段着色器
*/
private String fragmentShader =
"#version 300 es\n" +
"precision mediump float;\n" +
"out vec4 fragColor;\n" +
"void main() {\n" +
" fragColor = vec4(1.0,1.0,1.0,1.0);\n" +
"}\n";
声明着色器中浮点变量的默认精度。
着色器声明一个输出变量fragColor，这个是一个4分量的向量。
表示将颜色值(1.0,1.0,1.0,1.0)，输出到颜色缓冲区。
编译着色器
/**
* 编译
*
* @param type 顶点着色器:GLES30.GL_VERTEX_SHADER
* 片段着色器:GLES30.GL_FRAGMENT_SHADER
*/
private static int compileShader(int type, String shaderCode) {
//创建一个着色器
final int shaderId = GLES30.glCreateShader(type);
if (shaderId != 0) {
//加载到着色器
GLES30.glShaderSource(shaderId, shaderCode);
//编译着色器
GLES30.glCompileShader(shaderId);
//检测状态
final int[] compileStatus = new int[1];
GLES30.glGetShaderiv(shaderId, GLES30.GL_COMPILE_STATUS, compileStatus, 0);
if (compileStatus[0] == 0) {
String logInfo = GLES30.glGetShaderInfoLog(shaderId);
System.err.println(logInfo);
//创建失败
GLES30.glDeleteShader(shaderId);
return 0;
}
return shaderId;
} else {
//创建失败
return 0;
}
}
创建 OpenGL 程序和着色器链接
/**
* 链接
*
* @param vertexShaderId 顶点着色器
* @param fragmentShaderId 片段着色器
*/
public static int linkProgram(int vertexShaderId, int fragmentShaderId) {
final int programId = GLES30.glCreateProgram();
if (programId != 0) {
//将顶点着色器加入到程序
GLES30.glAttachShader(programId, vertexShaderId);
//将片元着色器加入到程序中
GLES30.glAttachShader(programId, fragmentShaderId);
//链接着色器程序
GLES30.glLinkProgram(programId);
final int[] linkStatus = new int[1];
//验证OpenGL程序是否可用
GLES30.glGetProgramiv(programId, GLES30.GL_LINK_STATUS, linkStatus, 0);
if (linkStatus[0] == 0) {
String logInfo = GLES30.glGetProgramInfoLog(programId);
System.err.println(logInfo);
GLES30.glDeleteProgram(programId);
return 0;
}
return programId;
} else {
//创建失败
return 0;
}
}
绘制
准备工作结束，下来就开始绘制图形了。
public class SimpleRenderer implements GLSurfaceView.Renderer
实现GLSurfaceView.Renderer接口
onSurfaceCreated
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl10, EGLConfig eglConfig) {
//设置背景颜色
GLES30.glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f);
// 编译顶点着色器
final int vertexShaderId = compileShader(GLES30.GL_VERTEX_SHADER, vertextShader);
// 编译片段着色器
final int fragmentShaderId = compileShader(GLES30.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShader);
//在OpenGLES环境中使用程序
GLES30.glUseProgram(linkProgram(vertexShaderId, fragmentShaderId));
}
onSurfaceChanged
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl10, int width, int height) {
//设置视图窗口
GLES30.glViewport(0, 0, width, height);
}
onDrawFrame
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl10) {
//把颜色缓冲区设置为我们预设的颜色
GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//准备坐标数据
GLES30.glVertexAttribPointer(0, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);
//启用顶点的句柄
GLES30.glEnableVertexAttribArray(0);
//绘制三个点
// GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_POINTS, 0, 3);
//绘制直线
// GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_STRIP, 0, 2);
// GLES30.glLineWidth(10);
//绘制三角形
GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLES, 0, 3);
//禁止顶点数组的句柄
GLES30.glDisableVertexAttribArray(0);
}
点 GLES30.GL_POINTS
线 GLES30.GL_LINE_STRIP
三角形 GLES30.GL_TRIANGLES
通过glDrawArrays方法来执行最后的绘制，GL_POINTS代表绘制的类型（图元类型），而参数0，1则代表绘制的点的范围，它是一个左闭右开的区间。
常用图元类型
| 图元类型 | 描述 |
|---|---|
| GL_POINTS | 点精灵图元，对指定的每个顶点进行绘制。 |
| GL_LINES | 绘制一系列不相连的线段。 |
| GL_LINE_STRIP | 绘制一系列相连的线段。 |
| GL_LINE_LOOP | 绘制一系列相连的线段，首尾相连。 |
| GL_TRIANGLES | 绘制一系列单独的三角形。 |
| GL_TRIANGLE_STRIP | 绘制一系列相互连接的三角形。 |
| GL_TRIANGLE_FAN | 绘制一系列相互连接的三角形 |
完整代码
public class SimpleRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
private float[] vertexPoints = new float[]{
0.0f, 0.5f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f
};
private final FloatBuffer vertexBuffer;
/**
* 顶点着色器
*/
private String vertextShader =
"#version 300 es\n" +
"layout (location = 0) in vec4 vPosition;\n" +
"void main() {\n" +
" gl_Position = vPosition;\n" +
" gl_PointSize = 10.0;\n" +
"}\n";
/**
* 片段着色器
*/
private String fragmentShader =
"#version 300 es\n" +
"precision mediump float;\n" +
"out vec4 fragColor;\n" +
"void main() {\n" +
" fragColor = vec4(1.0,1.0,1.0,1.0);\n" +
"}\n";
public SimpleRenderer() {
//分配内存空间,每个浮点型占4字节空间
vertexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(vertexPoints.length * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
//传入指定的坐标数据
vertexBuffer.put(vertexPoints);
vertexBuffer.position(0);
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl10, EGLConfig eglConfig) {
GLES30.glClearColor(0f, 0f, 0f, 0f);
final int vertexShaderId = compileShader(GLES30.GL_VERTEX_SHADER, vertextShader);
final int fragmentShaderId = compileShader(GLES30.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShader);
GLES30.glUseProgram(linkProgram(vertexShaderId, fragmentShaderId));
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl10, int width, int height) {
GLES30.glViewport(0, 0, width, height);
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl10) {
GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//准备坐标数据
GLES30.glVertexAttribPointer(0, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);
//启用顶点的句柄
GLES30.glEnableVertexAttribArray(0);
//绘制三个点
GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_LOOP, 0, 3);
//绘制直线
// GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_STRIP, 0, 2);
// GLES30.glLineWidth(10);
//绘制三角形
// GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLES, 0, 3);
//禁止顶点数组的句柄
GLES30.glDisableVertexAttribArray(0);
}
/**
* 编译
*/
private static int compileShader(int type, String shaderCode) {
//创建一个着色器
final int shaderId = GLES30.glCreateShader(type);
if (shaderId != 0) {
//加载到着色器
GLES30.glShaderSource(shaderId, shaderCode);
//编译着色器
GLES30.glCompileShader(shaderId);
//检测状态
final int[] compileStatus = new int[1];
GLES30.glGetShaderiv(shaderId, GLES30.GL_COMPILE_STATUS, compileStatus, 0);
if (compileStatus[0] == 0) {
String logInfo = GLES30.glGetShaderInfoLog(shaderId);
System.err.println(logInfo);
//创建失败
GLES30.glDeleteShader(shaderId);
return 0;
}
return shaderId;
} else {
//创建失败
return 0;
}
}
/**
* 链接
*/
public static int linkProgram(int vertexShaderId, int fragmentShaderId) {
final int programId = GLES30.glCreateProgram();
if (programId != 0) {
//将顶点着色器加入到程序
GLES30.glAttachShader(programId, vertexShaderId);
//将片元着色器加入到程序中
GLES30.glAttachShader(programId, fragmentShaderId);
//链接着色器程序
GLES30.glLinkProgram(programId);
final int[] linkStatus = new int[1];
GLES30.glGetProgramiv(programId, GLES30.GL_LINK_STATUS, linkStatus, 0);
if (linkStatus[0] == 0) {
String logInfo = GLES30.glGetProgramInfoLog(programId);
System.err.println(logInfo);
GLES30.glDeleteProgram(programId);
return 0;
}
return programId;
} else {
//创建失败
return 0;
}
}
}
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private GLSurfaceView mGLSurfaceView;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setupViews();
}
private void setupViews() {
mGLSurfaceView = new GLSurfaceView(this);
setContentView(mGLSurfaceView);
mGLSurfaceView.setEGLContextClientVersion(3);
GLSurfaceView.Renderer renderer = new SimpleRenderer();
mGLSurfaceView.setRenderer(renderer);
}
}
参考：
《OpenGL ES 3.0 编程指南第2版》
《OpenGL 编程指南》（原书第八版）
《OpenGL ES应用开发实践指南Android卷》
