Android中的OpenGL怎么配置使用
这篇文章主要介绍“Android中的OpenGL怎么配置使用”的相关知识，小编通过实际案例向大家展示操作过程，操作方法简单快捷，实用性强，希望这篇“Android中的OpenGL怎么配置使用”文章能帮助大家解决问题。
介绍
Android 可通过开放图形库 OpenGL ES 来支持高性能 2D 和 3D 图形，OpenGL 是一种跨平台的图形 API，用于为 3D 图形处理硬件指定标准的软件接口。OpenGL ES 是 OpenGL 规范的一种形式，适用于嵌入式设备，Android 支持多版 OpenGL ES API，各版本情况如下：
OpenGL ES 1.0 和 1.1 - 此 API 规范受 Android 1.0 及更高版本的支持。
OpenGL ES 2.0 - 此 API 规范受 Android 2.2（API 级别 8）及更高版本的支持。
OpenGL ES 3.0 - 此 API 规范受 Android 4.3（API 级别 18）及更高版本的支持。
OpenGL ES 3.1 - 此 API 规范受 Android 5.0（API 级别 21）及更高版本的支持。
在 AndroidManifest.xml 中声明 OpenGL ES 的版本
<uses-feature android:glEsVersion="0x00020000" android:required="true" />GLSurfaceView
GLSurfaceView是SurfaceView的 OpenGL实现，从 Android 1.5 开始加入，在 SurfaceView的基础上添加了 EGL 的管理以及自带的渲染线程 GLThread，其主要功能如下：
管理一个
Surface，这个Surface是一块特殊的内存，可以组合到 Android 的View系统中，也就是可以和View一起使用。管理一个
EGL，这个EGL可以让OpenGL渲染到这个Surface上，EGL是 Android 与OpenGL之间的桥梁。支持用户自定义渲染器
Renderer对象。使用专用线程上进行渲染。
支持按需渲染(on-demand)和连续渲染(continuous )。
Optionally wraps, traces, and/or error-checks the renderer's OpenGL calls.
EGL 窗口、OpenGL 表面、GL 表面含义都相同。
GLSurfaceView常用设置如下：
EGL配置
EGLConfigChooser的默认实现是SimpleEGLConfigChooser，默认情况下GLSurfaceView将选择深度缓冲深度至少为 16 位的PixelFormat.RGB_888格式的 surface，默认的EGLConfigChooser实现是SimpleEGLConfigChooser，具体如下：
private class SimpleEGLConfigChooser extends ComponentSizeChooser { public SimpleEGLConfigChooser(boolean withDepthBuffer) { super(8, 8, 8, 0, withDepthBuffer ? 16 : 0, 0); }}可以通过如下方式修改EGLConfig的默认行为：
// 设置默认EGLConfig的深度缓冲，true则为16位的深度缓冲setEGLConfigChooser(boolean needDepth)// 指定自定义的EGLConfigChoosersetEGLConfigChooser(android.opengl.GLSurfaceView.EGLConfigChooser configChooser)// 指定各个分量的值public void setEGLConfigChooser(int redSize, int greenSize, int blueSize, int alphaSize, int depthSize, int stencilSize)渲染
通过setRenderer设置渲染器并启动渲染线程GLThread，渲染模式有两种如下：
RENDERMODE_CONTINUOUSLY：适合重复渲染的场景，默认的渲染模式。RENDERMODE_WHEN_DIRTY：只有Surface被创建后渲染一次，只调用了requestRender才会继续渲染。
渲染模式可以通过setRenderMode来进行设置，具体如下：
// 设置渲染器public void setRenderer(Renderer renderer)// 设置渲染模式，仅在setRenderer之后调用生效public void setRenderMode(int renderMode)setDebugFlags和setGLWrapper
setDebugFlags用于设置 Debug 标记，方便调试跟踪代码，可选值为DEBUG_CHECK_GL_ERROR和DEBUG_LOG_GL_CALLS，setGLWrapper可以通过自定义GLWrapper来委托 GL 接口来添加一些自定义行为，具体如下：
// DEBUG_CHECK_GL_ERROR：每次GL调用都会检查，如果出现glError则会抛出异常// DEBUG_LOG_GL_CALLS：以TAG为GLSurfaceView将日志记录在verbose级别的日志中setDebugFlags(int debugFlags)// 用于调试跟踪代码，可自定义GLWrapper包装GL接口并返回GL接口，可在setGLWrapper(android.opengl.GLSurfaceView.GLWrapper glWrapper)渲染器Renderer
这部分在前面提到过，这里单独说一下，要想在 GL 表面上执行渲染操作，需要实现Renderer对象完成实际渲染操作，通过如下方式给GLSurfaceView设置渲染器对象Renderer以及制定渲染模式，如下：
// 给GLSurfaceView设置渲染器对象Rendererpublic void setRenderer(Renderer renderer)// 设置渲染模式，仅在setRenderer之后调用生效public void setRenderMode(int renderMode)设置渲染器Renderer的时候，同时会创建独立线程GLThread并开启该线程，这个线程就是独立于 UI 线程的渲染线程。
这里就涉及到两个线程 UI 线程和渲染线程，自然涉及到线程之间的通信，可以使用 volatile 和 synchronized等实现线程之间的通信。
如果是在 UI 线程中调用渲染线程中的操作，可以使用GLSurfaceView的 queueEvent 方法来将该操作执行到渲染线程中，一般需要自定义GLSurfaceView的时候会用到，同样如果在渲染线程可以通过runOnUiThread来将与 UI 相关的操作执行到 UI 线程。
下面看下渲染器Reander的基本实现：
public class GLES20Renderer implements Renderer { private static final String TAG = GLES20Renderer.class.getSimpleName(); public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { Log.i(TAG, "onSurfaceCreated"); GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1); } public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) { Log.i(TAG, "onSurfaceChanged"); GLES20.glViewport(0, 0, width, height); } public void onDrawFrame(GL10 gl) { Log.i(TAG, "onDrawFrame"); GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); }}坐标映射
先来了解下 OpenGL 的世界坐标系和与之对应的 Android 上的纹理坐标系，如下图所示：
在 Android 中使用 OpenGL 就要进行相应坐标的转换，下面看下 OpenGL 坐标系在 Android 屏幕中的映射关系，如下图所示：
如上图所示，左侧是默认的 OpenGL 坐标系，右侧是 OpenGL 坐标系在 Android 屏幕上的映射，可以明显看到图中的三角形是变形了的，为了保证图像比例就需要应用 OpenGL 投影模式和相机视图来转换坐标，这就涉及到投影矩阵和视图矩阵，这部分内容会在后续的文章中介绍。
绘制三角形
通过以上内容，Android OpenGL 算是初步入门了，按照习惯来个小案例，这里使用 OpenGL 绘制一个三角形，如下Triangle是三角形数据封装及着色器的的使用，后续渲染直接调用draw方法进行渲染绘制，如下：
// Triangleclass Triangle(context: Context) { companion object { // 坐标数组中每个顶点的坐标数 private const val COORDINATE_PER_VERTEX = 3 } private var programHandle: Int = 0 private var positionHandle: Int = 0 private var colorHandler: Int = 0 private var vPMatrixHandle: Int = 0 private var vertexStride = COORDINATE_PER_VERTEX * 4 // 三角形的三条边 private var triangleCoordinate = floatArrayOf( // 逆时针的顺序的三条边 0.0f, 0.5f, 0.0f, // top -0.5f, -0.5f, 0.0f, // bottom left 0.5f, -0.5f, 0.0f // bottom right ) // 颜色数组 private val color = floatArrayOf(0.63671875f, 0.76953125f, 0.22265625f, 1.0f) private var vertexBuffer: FloatBuffer = // (number of coordinate values * 4 bytes per float) ByteBuffer.allocateDirect(triangleCoordinate.size * 4).run { // ByteBuffer使用本机字节序 this.order(ByteOrder.nativeOrder()) // ByteBuffer to FloatBuffer this.asFloatBuffer().apply { put(triangleCoordinate) position(0) } } init { // read shader sourceCode val vertexShaderCode = GLUtil.readShaderSourceCodeFromRaw(context, R.raw.vertex_shader_triangle_default) val fragmentShaderCode = GLUtil.readShaderSourceCodeFromRaw(context, R.raw.fragment_shader_triangle) if (vertexShaderCode.isNullOrEmpty() || fragmentShaderCode.isNullOrEmpty()) { throw RuntimeException("vertexShaderCode or fragmentShaderCode is null or empty") } // compile shader val vertexShaderHandler = GLUtil.compileShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode) val fragmentShaderHandler = GLUtil.compileShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode) // create and link program programHandle = GLUtil.createAndLinkProgram(vertexShaderHandler, fragmentShaderHandler) } fun draw(mvpMatrix: FloatArray) { GLES20.glUseProgram(programHandle) // 获取attribute变量的地址索引 // get handle to vertex shader's vPosition member positionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(programHandle, "vPosition").also { // enable vertex attribute，默认是disable GLES20.glEnableVertexAttribArray(it) GLES20.glVertexAttribPointer( it, // 着色器中第一个顶点属性的位置 COORDINATE_PER_VERTEX, GLES20.GL_FLOAT, false, vertexStride, // 连续的顶点属性组之间的间隔 vertexBuffer ) } // get handle to fragment shader's vColor member colorHandler = GLES20.glGetUniformLocation(programHandle, "vColor").also { GLES20.glUniform4fv(it, 1, color, 0) } // draw triangle GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, triangleCoordinate.size / COORDINATE_PER_VERTEX) GLES20.glDisableVertexAttribArray(positionHandle) }}渲染器实现如下：
// 渲染器实现class MRenderer(private var context: Context) : GLSurfaceView.Renderer { private val tag = MRenderer::class.java.simpleName private lateinit var triangle: Triangle private val vPMatrix = FloatArray(16) // 模型视图投影矩阵 private val projectionMatrix = FloatArray(16) private val viewMatrix = FloatArray(16) override fun onSurfaceCreated(gl: GL10?, config: EGLConfig?) { // 创建Surface时调用，在渲染开始时调用，用来创建渲染开始时需要的资源 Log.d(tag, "onSurfaceCreated") triangle = Triangle(context) } override fun onSurfaceChanged(gl: GL10?, width: Int, height: Int) { // Surface改变大小时调用，设置视口 Log.d(tag, "onSurfaceChanged") GLES20.glViewport(0, 0, width, height) } override fun onDrawFrame(gl: GL10?) { // 绘制当前frame，用于渲染处理具体的内容 Log.d(tag, "onDrawFrame") triangle.draw(vPMatrix) }}上面都是基本的绘制操作，没啥好说的，其中着色器的使用流程会在后续文章中进行介绍，这里就不贴其他代码了，感兴趣的可以直接在文末查看源代码。
绘制效果
上面的绘制没有使用投影矩阵和相机视图来进行坐标转换，当横竖屏切换到时候会到导致变形，这个会在下篇文章中进行修正，看下上述代码绘制的效果图，如下图所示：
关于“Android中的OpenGL怎么配置使用”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识，可以关注编程网行业资讯频道，小编每天都会为大家更新不同的知识点。
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