Android OpenGL入门

GLSurfaceView

GLSurfaceView是Android应用程序中实现OpenGl画图的重要组成部分。GLSurfaceView中封装了一个Surface，而android平台下关于图像的现实，差不多都是由Surface来实现的

Renderer

有了GLSurfaceView之后，就相当于我们有了画图的纸。现在我们所需要做的就是如何在这张纸上画图。所以我们需要一支笔。
Renderer是GLSurfaceView的内部静态接口，它就相当于在此GLSurfaceView上作画的笔。我们通过实现这个接口来“作画”。最后通过GLSurfaceView的setRenderer(GLSurfaceView.Renderer renderer)方法，就可以将纸笔关联起来了。

实现Renderer需要实现它的三个接口：onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)、 onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height)、onDrawFrame(GL10 gl)。下面就这三个接口的具体意义做个简单的介绍。

onSurfaceCreated

此方法看名字就知道它是在Surface创建的时候被调用的。因此我们可以在这个函数的实现中做一些初始化的工作。例如取出文房四宝、铺好画布、调好颜料之类的。它的函数原型如下：
public abstract void onSurfaceCreated (GL10 gl, EGLConfig config)
第二个参数在文档中没有关于它的任何public方法和域。因此我们可以不用管它。
第一个参数非常重要。如果说Renderer是画笔的话，那么这个gl参数，就可以说是我们的手了。如何操作这支画笔，都是它说了算！所以我们绝大部分时候都是通过这个叫做gl的手来指挥Renderer画图的。

onSurfaceChanged

当GLSurfaceView大小改变时，对应的Surface大小也会改变。值得注意的是，在Surface刚创建的时候，它的size其实是0，也就是说在画第一次图之前它也会被调用一次的。（而且对于很多时候，Surface的大小是不会改变的，那么此函数就只在创建之初被调用一次而已）

原型如下：
public abstract void onSurfaceChanged (GL10 gl, int width, int height)
同样的，画图的手是必需的。
另外值得注意的是，它告诉了我们这张纸有多高多宽。这点很重要。因为在onSurfaceCreated的时候我们是不知道纸的宽高的，所以有一些和长宽相关的初始化工作还得在此函数中来做。

onDrawFrame

好了，我们的初始化工作做得差不多了，那么现在就是该真刀真枪画画的时候了！此函数就是真正给你画画用的。每调用一次就画一幅图。可能的疑问是这个函数什么时候会被调
用呢？最开始的时候肯定是会被调用的。以后会有两种模式供你选择：

RENDERMODE_CONTINUOUSLY
RENDERMODE_WHEN_DIRTY
第一种模式（RENDERMODE_CONTINUOUSLY）：
连续不断的刷，画完一幅图马上又画下一幅。这种模式很明显是用来画动画的；

第二种模式（RENDERMODE_WHEN_DIRTY）：
只有在需要重画的时候才画下一幅。这种模式就比较节约CPU和GPU一些，适合用来画不经常需要刷新的情况。多说一句，系统如何知道需要重画了呢？当然是你要告诉它……
调用GLSurfaceView的requestRender ()方法，告诉它，你脏了。

这两种模式在什么地方设置呢? GLSurfaceView的setRenderMode(int renderMode)方法。可以供你设置你需要的刷新模式。

还是来看看这个函数的原型吧： public abstract void onDrawFrame (GL10 gl) 很简单，只有手。

使用流程

创建GLSurfaceView

public class MainActivity extends Activity {
GLSurfaceView glSurfaceView;
    boolean supportsEs2;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        glSurfaceView=new GLSurfaceView(this);
        setContentView(glSurfaceView);
             glSurfaceView.setRenderer(new MyRenderer());
}
}

创建Renderer

class MyRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
//在onSurfaceCreated()中调用glClearColor设置清空屏幕用的颜色
        @Override
        public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config){
            gl.glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
        }
//设置视口的大小
        @Override
        public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height){
            gl.glViewport(1,1,width,height);
        }
//在onDrawFrame()中调用glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)清空屏幕，会调用glClearColor中定义的颜色来填充整个屏幕
        @Override
        public void onDrawFrame(GL10 gl) {
            gl.glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        }

OpenGL的坐标

opengl坐标.jpg

如何改变Surface和OpenGL的坐标的映射关系

gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);//改变的是坐标系与Surface的映射关系（投影矩阵）。
gl.glLoadIdentity();//将以前的改变都清掉（之前对投影矩阵的任何改变）
gl.glFrustumf(-400, 400, -240, 240, 0.3f, 100);//实现了Surface和坐标系之间的映射关系

glMatrixMode

glMatrixMode函数的选项(参数)有后面三种：GL_PROJECTION，GL_MODELVIEW和GL_TEXTURE；

1.GL_PROJECTION，是投影的意思，就是要对投影相关进行操作，也就是把物体投影到一个平面上，就像我们照相一样，把3维物体投到2维的平面上。这样，接下来的语句可以是跟透视相关的函数，比如glFrustum()或gluPerspective()；

2.GL_MODELVIEW，是对模型视景的操作，接下来的语句描绘一个以模型为基础的适应，这样来设置参数，接下来用到的就是像gluLookAt()这样的函数；

3.GL_TEXTURE，就是对纹理相关进行操作；

OpenGL里面的操作，很多是基于对矩阵的操作的，比如位移，旋转，缩放，glMatrixMode是用来指定哪一个矩阵是当前矩阵，而它的参数代表要操作的目标：
GL_PROJECTION是对投影矩阵操作；
GL_MODELVIEW是对模型视景矩阵操作；
GL_TEXTURE是对纹理矩阵进行随后的操作；

glFrustumf

OpenGL的坐标可以通过glFrustumf函数实现Surface和坐标系之间的映射关系。它是以透视投影的方式来进行映射的，该函数原型是：
glFrustumf (float left, float right, float bottom, float top, float zNear, float zFar)

透视投影.png
映射说明：
1、 前面一个矩形表示的是我们平面作图的范围。即Surface的作图范围。它有四条边
2.glFrustumf 参数中的left、right、bottom、top指的是作图范围的四条edge在OpenGL x = -400的位置。同理top、right、bottom的值表示的是edgeRight、edgeTop、edgeBottom这几条边在坐标系中的位置
3.上面第二点定出了作图范围的x和y的范围。那么对于3D的OpenGL这张纸来说，我们还需要定出z的范围。首先，要想象一下，相机或者眼睛在坐标系的哪个位置？
默认的眼睛的位置在OpenGL坐标的原点处(0,0,0)。视线方向是平行于Z轴往里看。
near表示的是眼睛到作图平面的距离(绝对值哦！)，far表示眼睛到最远可见处的平面范围。于是，默认情况下z的作图范围就是在-near到-far的位置。

画图

Android 的 OpenGL 作图，不同于一般的作图。它将数据和画完全分开来。例如，我们要画一个三角形。很显然，三角形有三个点。我们在画图之前首先要构图，比如每个点在哪个地方。我们将这些数据放在一个一个数组缓冲区中，放好这些数据之后，再统一一起画出来。如何将顶点数据和颜色数据放入符合 Android OpenGL 的数组缓冲区中，OpenGL 是一个非常底层的画图接口，它所使用的缓冲区存储结构是和我们的 java 程序中不相同的。Java 是大端字节序(BigEdian)，而 OpenGL 所需要的数据是小端字节序(LittleEdian)。所以，我们在将 Java 的缓冲区转化为 OpenGL 可用的缓冲区时需要作一些工作。
不管我们的数据是整型的还是浮点型的，为了完成 BigEdian 到 LittleEdian 的转换，我们都首先需要一个 ByteBuffer。我们通过它来得到一个可以改变字节序的缓冲区。

ByteBuffer mBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(pointCountdimension4);
mBuffer.order(ByteOrder.nativeOrder());

注意，我们应该用“allocateDirect”来分配内存空间，因为这样才可以 order 排序。最后我们就可以通过：
resultBuffer = mBuffer.asFloatBuffer();
resultBuffer = mBuffer.asIntBuffer();
将字节缓冲区转化为整型或者浮点型缓冲区了。
启用数组:
要告诉 OpenGL，我们需要用到哪些数组。例如我们需要顶点数组和颜色数组：
gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);

指定数组数据:
gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, VertexBuffer);
gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FLOAT, 0, colorBuffer);

这两句话分别绑定了顶点数据数组和颜色数据数组。其中第一个参数表示的是每个点有几个坐标。例如顶点，有 x、y、z值，所以是 3；而颜色是 r、g、b、a 值，所以是 4。

画图:
gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, 3);

第一个参数指明了画图的类型——三角形（android 似乎只支持画三角形、点、线，不支持画多边形）。后面两个参数指明，从哪个顶点开始画，画多少个顶点。

其他：

1.默认情况下，GLSurfaceView会在单独一条线程中调用渲染器的方法
2.GLSurfaceView会显示设备的刷新频率不断地渲染，也可以配置按请求渲染，只需要设置GLSurfaceVIew.RENDERMODE_WHEN_DIRTY作为参数调用GLSurfaceView.setRenderMode()
按请求渲染:

glSurfaceView.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY);

3.GLSurfaceView实例可以调用queueEvent()传递一个Runnable给后台渲染线程，渲染线程可以调用Activity的runOnUITHread()来传递事件给主线程

glSurfaceView.queueEvent(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Log.d("sun",Thread.currentThread().getName()+"");
            }
        });


class MyRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {

        @Override
        public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config){
            gl.glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
        }
        @Override
        public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height){
            gl.glViewport(1,1,width,height);
        }
        @Override
        public void onDrawFrame(GL10 gl) {
            runOnUiThread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    Log.d("sun",Thread.currentThread().getName()+"");
                }
            });
            gl.glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        }
    }

4.GLSurfaceView的生命周期要协同好Activity的生命周期，避免造成内存泄漏

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
       glSurfaceView.onPause();
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        glSurfaceView.onResume();
    }

5.Android平台上目前有penGL ES1.0和penGL ES2.0，如果我们使用penGL ES2.0，需要判断设备是否支持2.0版本

ActivityManager activityManager =
                (ActivityManager) getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
        ConfigurationInfo configurationInfo = activityManager
                .getDeviceConfigurationInfo();
        if (configurationInfo.reqGlEsVersion >= 0x20000
                || (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.ICE_CREAM_SANDWICH_MR1
                && (Build.FINGERPRINT.startsWith("generic")
                || Build.FINGERPRINT.startsWith("unknown")
                || Build.MODEL.contains("google_sdk")
                || Build.MODEL.contains("Emulator")
                || Build.MODEL.contains("Android SDK built for x86")))){
            //设定使用的版本
            glSurfaceView.setEGLContextClientVersion(2);
        }else{
            glSurfaceView.setEGLContextClientVersion(1);
        }