Android OpenGL ES开发初探

一、什么是OpenGL ES？

网上介绍很多，这里不多讲，直接简单的讲，OpenGL是一个可以用来画二维或者三维图形库。而OpenGL ES呢，是OpenGL针对嵌入式设备搞的一个库，所以移动开发上用的基本上就是OpenGL ES了。

二、OpenGL ES的基本使用和一些概念

1. 版本

OpenGL ES 有几个版本，对于Android系统API，会有不同的要求。

OpenGL ES版本	Android系统API
OpenGL ES 1.0&1.1	Android 1.0 以上
OpenGL ES 2.0	Android 2.2以上
OpenGL ES 3.0	Android 4.3以上
OpenGL ES 3.1	Android 5.0以上

这里考虑到Android系统版本，选择OpenGL ES 2.0会是比较好。当然如果不考虑旧版本，使用3.0或者3.1更佳。

2. Android上OpenGL ES基本的类

(1) GLSurfaceView

OpenGL ES在Android开发上，是以GLSurfaceView为载体进行展示的（或者可以自己用SurfaceView实现一个，这里简单起见，直接用GLSurfaceView）。

基本使用：

代码语言：txt复制

	GLSurfaceView glView = new GLSurfaceView (context);
	// 注意，记得给它设置版本，这里用OpenGL ES 2.0，那就设置version =2；
	glVIew.setEGLContextClientVersion(version);
	 // 重点，所有的绘制逻辑，基本全在这个Renderer里了；
	glView.setRenderer(renderer);
	 // 这个看情况用，不一定需要用这个，但一般会这么用。
	 // RENDERMODE_WHEN_DIRTY意思是只有你执行requestRender方法才去渲染，会比较节省性能，否则默认隔断时间就进行渲染。
	glVIew.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY);

关于GLSurfaceView的生命周期方法onResume和onPause分别在Activity的onResume和onPause分别调用。

(2) GLSurfaceView.Renderer

上面讲到，这个是GLSurfaceView的“灵魂”。基本上的各种特效和图形都是在这里写出来的。

Renderer这个东西，是个接口，有三个方法需要自己去实现它。按照初始的调用顺序来讲下这个三个方法

代码语言：txt复制

 // 创建GLSurfaceView时回调的方法，主要做一些后面不会常用不变的字段进行初始化操作；
onSurfaceCreated(GL10 gl10,  EGLConfig config);
// 回调包括GLSurfaceView大小的变化或屏幕横竖变换；
onSurfaceChanged(GL10 gl10, int width, int height);
 // 看名字就知道，是绘制时会回调的方法，在这里做绘制逻辑；上面讲到requestRender，基本就是会来回调这个方法。
onDrawFrame(GL10 gl10);

3. OpenGL中的各种坐标系

1. 屏幕坐标系

众所周知，Android屏幕坐标系是以左上角为原点，横为x轴，竖为y轴。

2. 顶点坐标系

和屏幕坐标系不太一样，OpenGL的顶点坐标是以中心为原点，横为x轴，竖为y轴，垂直于屏幕为z轴。轴的值范围都在-1, 1这个区间内。据说是做归一化处理，显卡计算起来会比较方便喔。

举个栗子，定义一个三角形坐标可以这样：

代码语言：txt复制

  private static final float triangleCoords[] = {
            0f, 1.0f,      // top
            -1.0f, 0f,  // left bottom
            1.0f, 0f    // right bottom
    };

3. 纹理坐标系

同理，都不一样。OpenGL纹理的坐标系，是以左下角为原点，横为x轴，竖为y轴，轴的值范围都在0, 1这个区间内。

举个例子，定义一个图片纹理坐标可以这样：

代码语言：txt复制

  private final float[] mTexCoordSrc ={
            0.0f, 0.0f,
            0.0f,  1.0f,
            1.0f,  0.0f,
            1.0f, 1.0f,
    };

4. 矩阵与屏幕

由于设备屏幕大小总会不一样，所以就存在需要将OpenGL绘制的东西的坐标与屏幕做一个投影映射。

OpenGL通过定义相机视图矩阵（V）、投影矩阵（P），通过进行矩阵相乘（转换矩阵MVP），使坐标正确地映射到Android设备的屏幕。

这里盗个图，理解起来会比较清楚：

透视投影(perspective projection)和正交投影( orthographic projection)

举个栗子：

代码语言：txt复制

private float[] mMVPMatrix = new float[16]; // 转换矩阵
private float[] mViewMatrix = new float[16]; // 相机视图矩阵
private float[] mProjectionMatrix = new float[16]; // 投影矩阵
// ......省略

@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
// ......省略
      Matrix.frustumM(mProjectionMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 3, 7); // 投影矩阵->mProjectionMatrix，透视投影，正交投影用orthoM
      Matrix.setLookAtM(mViewMatrix, 0,
                0, 0, 0,
                0, 0, 0,
                0, 0, 0); // 设置相机->mViewMatrix
     Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mProjectionMatrix, 0, mViewMatrix, 0); // 转换矩阵->mMVPMatrix，这里做了乘法
 }

5. Shader

中文人称：着色器。用来描述如何定坐标和渲染。用了一种类C语言的编程语言来写。主要有顶点(vertex)着色器和片段(fragment)着色器两种。基本上都是写OpenGL和这个两个shader打交道，通过shader去告诉OpenGL ES库，你想画在哪、填充什么颜色等等。所以，简单讲Renderer里主要是描述了和shader“打交道”的逻辑。

举一个简单的栗子：

代码语言：txt复制

// vertex shader
attribute vec4 aPosition; // 顶点坐标
uniform mat4 uMatrix; // 上面那个mMVPMatrix传进来就是这个东西
void main(){
     gl_Position = uMatrix * aPosition; // 最后算出最后的顶点坐标
}

代码语言：txt复制

// fragment shader
precision mediump float;
uniform vec4 uColor; // 填充的颜色
void main() {
    gl_FragColor = uColor;
}

简单来讲，顶点着色器用来确定坐标，片段着色器用来填充颜色或者纹理的。

三、总结

OpenGL就是一个画图用的库；
在Android上，OpenGL呈现的载体是GLSurfaceView；
使用shader语言去告诉OpenGL你要干嘛（画在什么位置和填充什么颜色或者纹理）；

android opengl api

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