OpenglEs之三角形绘制
在前面我们已经在NDK层搭建好了EGL环境，也介绍了一些着色器相关的理论知识，那么这次我们就使用已经搭配的EGL绘制一个三角形吧。
在Opengl ES的世界中，无论多复杂的形状都是由点、线或三角形组成的。因此三角形的绘制在Opengl ES中相当重要，犹比武林高手的内功心法...
坐标系
在Opengl ES中有很多坐标系，今天我们首先了解一些标准化的设备坐标。
标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates, NDC)，一旦你的顶点坐标已经在顶点着色器中处理过，它们就是标准化设备坐标了，
标准化设备坐标是一个x、y和z的值都在-1.0到1.0的之间，任何落在-1和1范围外的坐标都会被丢弃/裁剪，不会显示在你的屏幕上。
如下图，在在标准化设备坐标中，假设有一个正方形的屏幕，那么屏幕中心就是坐标原点，左上角就是坐标(-1,1)，右下角则是坐标(1,-1)。
上代码
这里需要说明亮点：
- 在后续的实战例子中，经常会复用到前面介绍的demo的代码，因此如果是复用之前的代码逻辑，为了节省篇幅，笔者就不重复贴了。
- 在demo中为了简洁，并没有开启子线程作为GL线程，很明显这是不对，实际开发中都应该开启子线程对Opengl进行操作。
首先为了后续方便使用，我们在Java层和C++分别创建一个BaseOpengl的基类：
BaseOpengl.java
public class BaseOpengl {
// 三角形
public static final int DRAW_TYPE_TRIANGLE = 0;
public long glNativePtr;
protected EGLHelper eglHelper;
protected int drawType;
public BaseOpengl(int drawType) {
this.drawType = drawType;
this.eglHelper = new EGLHelper();
}
public void surfaceCreated(Surface surface) {
eglHelper.surfaceCreated(surface);
}
public void surfaceChanged(int width, int height) {
eglHelper.surfaceChanged(width,height);
}
public void surfaceDestroyed() {
eglHelper.surfaceDestroyed();
}
public void release(){
if(glNativePtr != 0){
n_free(glNativePtr,drawType);
glNativePtr = 0;
}
}
public void onGlDraw(){
if(glNativePtr == 0){
glNativePtr = n_gl_nativeInit(eglHelper.nativePtr,drawType);
}
if(glNativePtr != 0){
n_onGlDraw(glNativePtr,drawType);
}
}
// 绘制
private native void n_onGlDraw(long ptr,int drawType);
protected native long n_gl_nativeInit(long eglPtr,int drawType);
private native void n_free(long ptr,int drawType);
}
下面是C++的BaseOpengl：
BaseOpengl.h
#ifndef NDK_OPENGLES_LEARN_BASEOPENGL_H
#define NDK_OPENGLES_LEARN_BASEOPENGL_H
#include "../eglhelper/EglHelper.h"
#include "GLES3/gl3.h"
#include <string>
class BaseOpengl {
public:
EglHelper *eglHelper;
GLint program{0};
public:
BaseOpengl();
// 析构函数必须是虚函数
virtual ~BaseOpengl();
// 加载着色器并链接成程序
void initGlProgram(std::string ver,std::string fragment);
// 绘制
virtual void onDraw() = 0;
};
#endif //NDK_OPENGLES_LEARN_BASEOPENGL_H
注意基类的析构函数一定要是虚函数，为什么？如果不是虚函数的话则会导致无法完全析构，具体原因请大家面向搜索引擎编程。
BaseOpengl.cpp
#include "BaseOpengl.h"
#include "../utils/ShaderUtils.h"
BaseOpengl::BaseOpengl() {
}
void BaseOpengl::initGlProgram(std::string ver, std::string fragment) {
program = createProgram(ver.c_str(),fragment.c_str());
}
BaseOpengl::~BaseOpengl(){
eglHelper = nullptr;
if(program != 0){
glDeleteProgram(program);
}
}
然后使用BaseOpengl自定义一个SurfaceView，为MyGLSurfaceView：
public class MyGLSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback {
public BaseOpengl baseOpengl;
private OnDrawListener onDrawListener;
public MyGLSurfaceView(Context context) {
this(context,null);
}
public MyGLSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);
getHolder().addCallback(this);
}
public void setBaseOpengl(BaseOpengl baseOpengl) {
this.baseOpengl = baseOpengl;
}
public void setOnDrawListener(OnDrawListener onDrawListener) {
this.onDrawListener = onDrawListener;
}
@Override
public void surfaceCreated(@NonNull SurfaceHolder surfaceHolder) {
if(null != baseOpengl){
baseOpengl.surfaceCreated(surfaceHolder.getSurface());
}
}
@Override
public void surfaceChanged(@NonNull SurfaceHolder surfaceHolder, int i, int w, int h) {
if(null != baseOpengl){
baseOpengl.surfaceChanged(w,h);
}
if(null != onDrawListener){
onDrawListener.onDrawFrame();
}
}
@Override
public void surfaceDestroyed(@NonNull SurfaceHolder surfaceHolder) {
if(null != baseOpengl){
baseOpengl.surfaceDestroyed();
}
}
public interface OnDrawListener{
void onDrawFrame();
}
}
有了以上基类，既然我们的目标是绘制一个三角形，那么我们在Java层和C++层再新建一个TriangleOpengl的类吧，他们都继承TriangleOpengl：
TriangleOpengl.java
public class TriangleOpengl extends BaseOpengl{
public TriangleOpengl() {
super(BaseOpengl.DRAW_TYPE_TRIANGLE);
}
}
C++ TriangleOpengl类，TriangleOpengl.h：
#ifndef NDK_OPENGLES_LEARN_TRIANGLEOPENGL_H
#define NDK_OPENGLES_LEARN_TRIANGLEOPENGL_H
#include "BaseOpengl.h"
class TriangleOpengl: public BaseOpengl{
public:
TriangleOpengl();
virtual ~TriangleOpengl();
virtual void onDraw();
private:
GLint positionHandle{-1};
GLint colorHandle{-1};
};
#endif //NDK_OPENGLES_LEARN_TRIANGLEOPENGL_H
TriangleOpengl.cpp:
#include "TriangleOpengl.h"
#include "../utils/Log.h"
// 定点着色器
static const char *ver = "#version 300 es\n"
"in vec4 aColor;\n"
"in vec4 aPosition;\n"
"out vec4 vColor;\n"
"void main() {\n"
" vColor = aColor;\n"
" gl_Position = aPosition;\n"
"}";
// 片元着色器
static const char *fragment = "#version 300 es\n"
"precision mediump float;\n"
"in vec4 vColor;\n"
"out vec4 fragColor;\n"
"void main() {\n"
" fragColor = vColor;\n"
"}";
// 三角形三个顶点
const static GLfloat VERTICES[] = {
0.0f,0.5f,
-0.5f,-0.5f,
0.5f,-0.5f
};
// rgba
const static GLfloat COLOR_ICES[] = {
0.0f,0.0f,1.0f,1.0f
};
TriangleOpengl::TriangleOpengl():BaseOpengl() {
initGlProgram(ver,fragment);
positionHandle = glGetAttribLocation(program,"aPosition");
colorHandle = glGetAttribLocation(program,"aColor");
LOGD("program:%d",program);
LOGD("positionHandle:%d",positionHandle);
LOGD("colorHandle:%d",colorHandle);
}
TriangleOpengl::~TriangleOpengl() noexcept {
}
void TriangleOpengl::onDraw() {
LOGD("TriangleOpengl onDraw");
glClearColor(0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glUseProgram(program);
/**
* size 几个数字表示一个点，显示是两个数字表示一个点
* normalized 是否需要归一化，不用，这里已经归一化了
* stride 步长，连续顶点之间的间隔，如果顶点直接是连续的，也可填0
*/
glVertexAttribPointer(positionHandle,2,GL_FLOAT,GL_FALSE,0,VERTICES);
// 启用顶点数据
glEnableVertexAttribArray(positionHandle);
// 这个不需要glEnableVertexAttribArray
glVertexAttrib4fv(colorHandle, COLOR_ICES);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,3);
glUseProgram(0);
// 禁用顶点
glDisableVertexAttribArray(positionHandle);
if(nullptr != eglHelper){
eglHelper->swapBuffers();
}
LOGD("TriangleOpengl onDraw--end");
}
在前面的章节中我们介绍了着色器的创建、编译、链接等，但是缺少了具体使用方式，这里我们补充说明一下。
着色器的使用只要搞懂如何传递数据给着色器中变量。首先我们需要获取到着色器程序中的变量，然后赋值。
我们看上面的TriangleOpengl.cpp的构造函数：
TriangleOpengl::TriangleOpengl():BaseOpengl() {
initGlProgram(ver,fragment);
// 获取aPosition变量
positionHandle = glGetAttribLocation(program,"aPosition");
// 获取aColor
colorHandle = glGetAttribLocation(program,"aColor");
LOGD("program:%d",program);
LOGD("positionHandle:%d",positionHandle);
LOGD("colorHandle:%d",colorHandle);
}
由上，我们通过函数glGetAttribLocation获取了变量aPosition和aColor的句柄，这里我们定义的aPosition和aColor是向量变量，如果我们定义的是uniform统一变量的话，则需要使用函数glGetUniformLocation获取统一变量句柄。
有了这些变量句柄，我们就可以通过这些变量句柄传递函数给着色器程序了，具体可参考TriangleOpengl.cpp的onDraw函数。
此外如果变量是一个统一变量(uniform)的话，则通过一系列的 glUniform...函数传递参数。
这里说明一下函数glVertexAttribPointer的stride参数，一般情况下不会用到，传递0即可，但是如果需要提高性能，例如将顶点坐标和纹理/颜色坐标等放在同一个数组中传递，则需要使用到这个stride参数了，目前顶点坐标数组和其他数组是分离的，暂时可以不管。
在Activity中调用一下测试结果：
public class DrawTriangleActivity extends AppCompatActivity {
private TriangleOpengl mTriangleOpengl;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_draw_triangle);
MyGLSurfaceView glSurfaceView = findViewById(R.id.my_gl_surface_view);
mTriangleOpengl = new TriangleOpengl();
glSurfaceView.setBaseOpengl(mTriangleOpengl);
glSurfaceView.setOnDrawListener(new MyGLSurfaceView.OnDrawListener() {
@Override
public void onDrawFrame() {
mTriangleOpengl.onGlDraw();
}
});
}
@Override
protected void onDestroy() {
if(null != mTriangleOpengl){
mTriangleOpengl.release();
}
super.onDestroy();
}
}
如果运行起来，看到一个蓝色的三角形，则说明三角形绘制成功啦!
源码
想来还是不贴源码链接了，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。很多时候就是这样，你看着觉得很简单，实际如何还得动手敲，只有在敲的过程中出了问题，然后你解决了，只是才算是你的。
在这个系列完毕后再贴出整个项目demo的代码吧。。。
往期笔记
关注我，一起进步，人生不止coding！！！
