上一节将Filament编译完成，并成功运行了Google官方的Android实例程序。
Filament初探-For Android
接下来从分析Android的官方项目，分析Filament的整体架构和原理。
hello-camera工程比较简单，就一个MainActivity和相机工具类CameraHelper。
一、引入Filament库
先分析app子目录里的build.gradle：
1. 引入各种工具库
apply from: '../../../build/filament-tasks.gradle'
compileMaterials {
group 'Filament'
description 'Compile materials'
inputDir = file("src/main/materials")
outputDir = file("src/main/assets/materials")
}
preBuild.dependsOn compileMaterials
在filament-tasks.gradle里，一共引入了4个工具库（见上一节）。
可以调用三个方法来预编译某些类。
task compileMaterials(type: MaterialCompiler)
task generateIbl(type: IblGenerator)
task compileMesh(type: MeshCompiler)
而demo工程里build.gradle使用了compileMaterials方法，对src/main/materials里的lib.mat进行了预编译，生成了src/main/assets/materials里的lit.filamat文件。
当然也可以不用这种方法生成，可以手动调用matc工具进行编译：
matc -p mobile -a opengl -o app/src/main/assets/lit.filamat app/src/materials/lit.mat
材质lit.mat分析
关于Filament的材质，可以在Filament Materials里看使用说明。
Filament Materials
2.引入Filament的Android使用库
在项目的setting.gradle里引入了filament-android项目。
includeBuild '../../filament-android'
在build.gradle里进行了依赖
// Depend on Filament
implementation 'com.google.android.filament:filament-android'
在项目中调用了filament-android项目来使用filament for android。
二、使用Filament库
1. 初始化
调用Filament.init()
实际就做了两件事：
//初始化平台相关，主要是跟渲染界面相关
Platform.get();
//引入filament-android里生成的filament-jni库
System.loadLibrary("filament-jni");
看看Platform类做了什么：
//返回Platform实例，如果是Android就返回AndroidPlatform实现。
Platform get(){}
//判断平台类型
...省略
//打印log
...省略
//判断渲染窗口相关的类是否合规
abstract boolean validateStreamSource(Object object);
abstract boolean validateSurface(Object object);
abstract boolean validateSharedContext(Object object);
//获取渲染sharedContext
* @param sharedContext A platform-dependant OpenGL context used as a shared context
* when creating filament's internal context. On Android this parameter
* <b>must be</b> an instance of {@link android.opengl.EGLContext}.
abstract long getSharedContextNativeHandle(Object sharedContext);
AndroidPlatform类是Platform类的实现类。就是给下面提供EGLContext句柄，用于OpenGL渲染。
2. UI工具类 UiHelper - 桥接SurfaceView和Filament
首先看官方提供的UiHelper使用示例：
public class FilamentActivity extends Activity {
static {
Filament.init();
}
private UiHelper mUiHelper;
private SurfaceView mSurfaceView;
// Filament specific APIs
private Engine mEngine;
private Renderer mRenderer;
// com.google.android.filament.View, not android.view.View
private View mView;
private SwapChain mSwapChain;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
// Create a SurfaceView and add it to the activity
mSurfaceView = new SurfaceView(this);
setContentView(mSurfaceView);
// Create the Filament UI helper
mUiHelper = new UiHelper(UiHelper.ContextErrorPolicy.DONT_CHECK);
// Attach the SurfaceView to the helper, you could do the same with a TextureView
mUiHelper.attachTo(mSurfaceView);
// Set a rendering callback that we will use to invoke Filament
mUiHelper.setRenderCallback(new UiHelper.RendererCallback() {
@Override
public void onNativeWindowChanged(Surface surface) {
if (mSwapChain != null) {
mEngine.destroySwapChain(mSwapChain);
}
mSwapChain = mEngine.createSwapChain(surface, mUiHelper.getSwapChainFlags());
}
// The native surface went away, we must stop rendering.
@Override
public void onDetachedFromSurface() {
if (mSwapChain != null) {
mEngine.destroySwapChain(mSwapChain);
// Required to ensure we don't return before Filament is done executing the
// destroySwapChain command, otherwise Android might destroy the Surface
// too early
mEngine.flushAndWait();
mSwapChain = null;
}
}
// The native surface has changed size. This is always called at least once
// after the surface is created (after onNativeWindowChanged() is invoked).
@Override
public void onResized(int width, int height) {
// Compute camera projection and set the viewport on the view
}
});
mEngine = Engine.create();
mRenderer = mEngine.createRenderer();
mView = mEngine.createView();
// Create scene, camera, etc.
}
@Override
public void onDestroy() {
super.onDestroy();
// Always detach the surface before destroying the engine
mUiHelper.detach();
mEngine.destroy();
}
// This is an example of a render function. You will most likely invoke this from
// a Choreographer callback to trigger rendering at vsync.
public void render() {
if (mUiHelper.isReadyToRender()) {
// If beginFrame() returns false you should skip the frame
// This means you are sending frames too quickly to the GPU
if (mRenderer.beginFrame(mSwapChain)) {
mRenderer.render(mView);
mRenderer.endFrame();
}
}
}
}
UiHelper就是封装了SurfaceTexture和TextureView，将Android的渲染界面的变化统一为一个回调RendererCallback供外界调用。
其中有一个变量mOpaque，用来控制渲染背景是黑色的还是白色的。
还提供了一个渲染的简单使用示例，提到了需要在编舞者Choreographer的回调里使用触发渲染。
// This is an example of a render function. You will most likely invoke this from
// a Choreographer callback to trigger rendering at vsync.
public void render() {
if (mUiHelper.isReadyToRender()) {
// If beginFrame() returns false you should skip the frame
// This means you are sending frames too quickly to the GPU
if (mRenderer.beginFrame(mSwapChain)) {
mRenderer.render(mView);
mRenderer.endFrame();
}
}
}
编舞者Choreographer
编舞者Choreographer的作用之一是配合VSync使用，统一动画、绘制、输入的时机，介绍的文章挺多。
简单来说，在本例中用到了doFrame()回调，用于知道目前可以绘制了，Choreographer配合VSync的默认渲染时间是16ms，也就是60fps。当可以绘制时，会产生doFrame()回调，在这个回调里进行Filament的绘制更新。
Choreographer编舞者时序图
3. Filament的渲染过程
先利用Filament官方文档里的C++使用说明进行简要介绍。
第一步：首先需要3个类，Engine+SwapChain+Renderer，这构建了画布。
Engine* engine = Engine::create();
SwapChain* swapChain = engine->createSwapChain(nativeWindow);
Renderer* renderer = engine->createRenderer();
第二步：要渲染Frame需要3个类，View+Camera+Scene。
Camera* camera = engine->createCamera();
View* view = engine->createView();
Scene* scene = engine->createScene();
view->setCamera(camera);
view->setScene(scene);
第三步：如何将一个东西渲染到Scene呢？
//构造一个可渲染类Entity
Entity renderable = EntityManager::get().create();
// build a quad
RenderableManager::Builder(1)
.boundingBox({{ -1, -1, -1 }, { 1, 1, 1 }})
.material(0, materialInstance)
.geometry(0, RenderableManager::PrimitiveType::TRIANGLES, vertexBuffer, indexBuffer, 0, 6)
.culling(false)
.build(*engine, renderable);
scene->addEntity(renderable);
第四步：如何生成渲染材质？
其中，
Builder& package(const void* payload, size_t size);方法传递两个参数，分别是材质的data和材质data文件的大小。
材质如何生成呢？就是在文章开头介绍的matc生成的。
Material* material = Material::Builder()
.package((void*) BAKED_MATERIAL_PACKAGE, sizeof(BAKED_MATERIAL_PACKAGE))
.build(*engine);
MaterialInstance* materialInstance = material->createInstance();
第五步：将view传递给renderer
// beginFrame() returns false if we need to skip a frame
if (renderer->beginFrame(swapChain)) {
// for each View
renderer->render(view);
renderer->endFrame();
}
渲染步骤
生成渲染材质 --> 给可渲染的Entity --> 将Entity给scene -->scene添加到了View上 --> 每一帧调用renderre->render(view)
渲染窗口是用swapchain持有并传递到渲染引擎里，是否略过帧用renderer->begineFrame(swapchain)进行判断。
所有的view+renderer+swapchain+scene都是Engine生成的。
Android项目里使用Filament就是用NDK在java层调用上面的native代码。
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