opengl es 基础教程1

2015/04/29 00:45
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1、什么是 OpenGL?
   OpenGL 是个专业的3D程序接口,是一个功能强大,调用方便的底层3D图形库。 OpenGL  的前身是 SGI 公司为其图形工作站开的 IRIS GL。IRIS GL 是一个工业标准的3D图形软件接口,功能虽然强大但是移植性不好,于是 SGI 公司便在 IRIS GL 的基础上开发  OpenGL  。具体详细的介绍请  点击这里 。

2、OpenGL 的发展历程
  1992年7月 发布了  OpenGL 1.0 版本,并与微软共同推出 Windows NT 版本的  OpenGL 。
  1995年  OpenGL 1.1 版本面市,加入了新功能,并引入了纹理特性等等。
  一直到 2009年8月Khronos小组发布了 OpenGL 3.2,这是一年以来 OpenGL进行的第三次重要升级。
具体特点及功能、  OpenGL 现状、发展历程、 OpenGL 规范、编程入门请  点击这里 。

3、OpenGL  ES 简介
      Android 3D  引擎采用的是 OpenGL ES OpenGL ES 是一套为手持和嵌入式系统设计的3D 引擎API ,由Khronos 公司维护。在PC 领域,一直有两种标准的3D API 进行竞争, OpenGL   DirectX 。一般主流的游戏和显卡都支持这两种渲染方式,DirectX Windows 平台上有很大的优势,但是  OpenGL  具有更好的跨平台性。
由于嵌入式系统和PC 相比,一般说来,CPU 、内存等都比PC 差很多,而且对能耗有着特殊的要求,许多嵌入式设备并没有浮点运算协处理器,针对嵌入式系统的以上特点,Khronos 对标准的  OpenGL  系统进行了维护和改动,以期望满足嵌入式设备对3D 绘图的要求。

4、Android OpenGL ES 简介
Android 系统使用  OpenGL  的标准接口来支持3D 图形功能,android 3D  图形系统也分为 java  框架和本地代码两部分。本地代码主要实现的  OpenGL  接口的库,在 Java  框架层,javax.microedition.khronos.opengles  是 java 标准的  OpenGL  包,android.opengl 包提供了  OpenGL  系统和 Android GUI  系统之间的联系。

 5、Android 支持 OpenGL 列表
  • 1、GL
  • 2、GL 10
  • 3、GL 10 EXT
  • 4、GL 11
  • 5、GL 11 EXT
  • 6、GL 11 ExtensionPack
我们将使用 GL10 这个类开始接触  OpenGL ,探索3D 领域。

6、一步一步实现自己的 Renderer 类
在 Android 中我们使用 GLSurfaceView 来显示  OpenGL 视图,该类位于 android.opengl 包里面。它提供了一个专门用于渲染3D 的接口 Renderer 。接下来我们就来一步步构建自己的 Renderer 类。
  • 1、为 Renderer 类赶回命名空间
    import  android.opengl.GLSurfaceView.Renderer;
     
  • 2、新建一个类来实现 Renderer 接口,代码如下:
    public   class  ThreeDGl  implements  Renderer 
    {
    }
     
  • 3、如上代码所写,程序实现了 Renderer 类,则必须重写以下方法
    public   void  onDrawFrame(GL10 gl) 
    {
    }
    public   void  onSurfaceChanged(GL10 gl,  int  width,  int  height)
    {}
    public   void  onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)
    {}
     
  • 4、当窗口被创建时需要调用 onSurfaceCreate ,我们可以在这里对 OpenGL 做一些初始化工作,例如:
                     //  启用阴影平滑
            gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
            
            
    //  黑色背景
            gl.glClearColor( 0 0 0 0 );
            
            
    //  设置深度缓存
            gl.glClearDepthf( 1.0f );                            
            
    //  启用深度测试
            gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);                        
            
    //  所作深度测试的类型
            gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);                            
            
            
    //  告诉系统对透视进行修正
            gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);
     
    glHint 用于告诉 OpenGL 我们希望进行最好的透视修正,这会轻微地影响性能,但会使得透视图更好看。
    glClearColor 设置清除屏幕时所用的颜色,色彩值的范围从 0.0f~1.0f 大小从暗到这的过程。
    glShadeModel 用于启用阴影平滑度。阴影平滑通过多边形精细地混合色彩,并对外部光进行平滑。
    glDepthFunc 为将深度缓存设想为屏幕后面的层,它不断地对物体进入屏幕内部的深度进行跟踪。
    glEnable 启用深度测试。
  • 5、当窗口大小发生改变时系统将调用 onSurfaceChange 方法,可以在该方法中设置 OpenGL 场景大小 ,代码如下:
    // 设置OpenGL场景的大小
    gl.glViewport( 0 0 , width, height);
     
  • 6、场景画出来了,接下来我们就要实现场景里面的内容,比如:设置它的透视图,让它有种越远的东西看起来越小的感觉,代码如下:
    // 设置投影矩阵
            gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
            
    // 重置投影矩阵
            gl.glLoadIdentity();
            
    //  设置视口的大小
            gl.glFrustumf( - ratio, ratio,  - 1 1 1 10 );
            
    //  选择模型观察矩阵
            gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);    
            
    //  重置模型观察矩阵
            gl.glLoadIdentity();    
     
    gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); 指明接下来的代码将影响 projection matrix (投影矩阵),投影矩阵负责为场景增加透视度。
     gl.glLoadIdentity(); 此方法相当于我们手机的重置功能,它将所选择的矩阵状态恢复成原始状态,调用  glLoadIdentity(); 之后为场景设置透视图。
    gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);   指明任何新的变换将会影响 modelview matrix (模型观察矩阵)。
    gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -11110); 此方法,前面4个参数用于确定窗口的大小,而后面两个参数分别是在场景中所能绘制深度的起点和终点。

  • 7、了解了上面两个重写方法的作用和功能之后,第三个方法 onDrawFrame 从字面上理解就知道此方法做绘制图操作的。嗯,没错。在绘图之前,需要将屏幕清除成前面所指定的颜色,清除尝试缓存并且重置场景,然后就可以绘图了, 代码如下:
    //  清除屏幕和深度缓存
    gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT  |  GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    //  重置当前的模型观察矩阵
    gl.glLoadIdentity();
     
  • 8、Renderer 类在实现了上面的三个重写之后,在程序入口中只需要调用
    Renderer render = new  ThreeDGl( this );
        
    /**  Called when the activity is first created.  */
        @Override
        
    public   void  onCreate(Bundle savedInstanceState) {
            
    super .onCreate(savedInstanceState);
            GLSurfaceView gview
    = new  GLSurfaceView( this );
            gview.setRenderer(render);
            setContentView(gview);
        }
     
    即可将我们绘制的图形显示出来。
下面分享一段使用Renderer类绘制的三角形和四边形的代码:
 
OpenGL 参考代码
package  com.terry;

import  java.nio.IntBuffer;

import  javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import  javax.microedition.khronos.opengles.GL10;

import  android.opengl.GLSurfaceView.Renderer;

public   class  GLRender  implements  Renderer{

    
float  rotateTri,rotateQuad;
    
int  one = 0x10000 ;
    
    
// 三角形的一个顶点
     private  IntBuffer triggerBuffer = IntBuffer.wrap( new   int []{
            
0 ,one, 0 ,      // 上顶点
             - one, - one, 0 ,     // 左顶点
            one, - one, 0      // 右下点
    });
    
    
// 正方形的四个顶点
     private  IntBuffer quateBuffer = IntBuffer.wrap( new   int []{
            one,one,
0 ,
            
- one, - one, 0 ,
            one,
- one, 0 ,
            
- one, - one, 0
    });
    
    
    
private  IntBuffer colorBuffer = IntBuffer.wrap( new   int []{
            one,
0 , 0 ,one,
            
0 ,one, 0 ,one,
            
0 , 0 ,one,one
    });
    
    
    
    @Override
    
public   void  onDrawFrame(GL10 gl) {
        
//  TODO Auto-generated method stub
        
        
//  清除屏幕和深度缓存
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT  |  GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        
//  重置当前的模型观察矩阵
        gl.glLoadIdentity();


        
//  左移 1.5 单位,并移入屏幕 6.0
        gl.glTranslatef( - 1.5f 0.0f - 6.0f );
         
// 设置旋转
        gl.glRotatef(rotateTri,  0.0f 1.0f 0.0f );
        
        
// 设置定点数组
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
        
// 设置颜色数组
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
        
        gl.glColorPointer(
4 , GL10.GL_FIXED,  0 , colorBuffer);
        
//  设置三角形顶点
        gl.glVertexPointer( 3 , GL10.GL_FIXED,  0 , triggerBuffer);
        
// 绘制三角形
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES,  0 3 );
        
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
        
        
// 绘制三角形结束
        gl.glFinish();
        
        
/** ******************** */
        
/*  渲染正方形  */
        
//  重置当前的模型观察矩阵
        gl.glLoadIdentity();
        
        
//  左移 1.5 单位,并移入屏幕 6.0
        gl.glTranslatef( 1.5f 0.0f - 6.0f );
        
        
//  设置当前色为蓝色
        gl.glColor4f( 0.5f 0.5f 1.0f 1.0f );
        
// 设置旋转
        gl.glRotatef(rotateQuad,  1.0f 0.0f 0.0f );
        
        
// 设置和绘制正方形
        gl.glVertexPointer( 3 , GL10.GL_FIXED,  0 , quateBuffer);
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 
0 4 );
        
        
// 绘制正方形结束
        gl.glFinish();

        
// 取消顶点数组
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
        
        
// 改变旋转的角度
        rotateTri  +=   0.5f ;
        rotateQuad 
-=   0.5f ;
    }

    @Override
    
public   void  onSurfaceChanged(GL10 gl,  int  width,  int  height) {
        
//  TODO Auto-generated method stub
        
        
float  ratio  =  ( float ) width  /  height;
        
// 设置OpenGL场景的大小
        gl.glViewport( 0 0 , width, height);
        
// 设置投影矩阵
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
        
// 重置投影矩阵
        gl.glLoadIdentity();
        
//  设置视口的大小
        gl.glFrustumf( - ratio, ratio,  - 1 1 1 10 );
        
//  选择模型观察矩阵
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);    
        
//  重置模型观察矩阵
        gl.glLoadIdentity();    
        
    }

    @Override
    
public   void  onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        
//  TODO Auto-generated method stub
        
//  启用阴影平滑
        gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
        
        
//  黑色背景
        gl.glClearColor( 0 0 0 0 );
        
        
//  设置深度缓存
        gl.glClearDepthf( 1.0f );                            
        
//  启用深度测试
        gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);                        
        
//  所作深度测试的类型
        gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);                            
        
        
//  告诉系统对透视进行修正
        gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);
    }

}

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