OpenGL ES によるグラフィックの設定

ゲーム内にオブジェクトやスプライトを描画するには、ディスプレイ変数、サーフェス変数、コンテキスト変数を設定し、ゲームループ内にレンダリングをセットアップして、各シーンと各オブジェクトを描画する必要があります。

C または C++ のゲームの画面に画像を描画するには、OpenGL ESVulkan の 2 つの方法があります。

で確認できます。

開始する前に

まだ行っていない場合は、Android プロジェクトで GameActivity オブジェクトをセットアップします。

OpenGL ES 変数をセットアップする

  1. ゲームをレンダリングするには、ディスプレイサーフェスコンテキスト設定が必要です。次の OpenGL ES 変数をゲームエンジンのヘッダー ファイルに追加します。

    class NativeEngine {
     //...
     private:
      EGLDisplay mEglDisplay;
      EGLSurface mEglSurface;
      EGLContext mEglContext;
      EGLConfig mEglConfig;
    
      bool mHasFocus, mIsVisible, mHasWindow;
      bool mHasGLObjects;
      bool mIsFirstFrame;
    
      int mSurfWidth, mSurfHeight;
    }
    
  2. ゲームエンジンのコンストラクタで、変数をデフォルト値で初期化します。

    NativeEngine::NativeEngine(struct android_app *app) {
      //...
      mEglDisplay = EGL_NO_DISPLAY;
      mEglSurface = EGL_NO_SURFACE;
      mEglContext = EGL_NO_CONTEXT;
      mEglConfig = 0;
    
      mHasFocus = mIsVisible = mHasWindow = false;
      mHasGLObjects = false;
      mIsFirstFrame = true;
    
      mSurfWidth = mSurfHeight = 0;
    }
    
  3. レンダリングするディスプレイを初期化します。

    bool NativeEngine::InitDisplay() {
      if (mEglDisplay != EGL_NO_DISPLAY) {
        return true;
      }
    
      mEglDisplay = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);
      if (EGL_FALSE == eglInitialize(mEglDisplay, 0, 0)) {
        LOGE("NativeEngine: failed to init display, error %d", eglGetError());
        return false;
      }
      return true;
    }
    
  4. サーフェスは、EGL によって割り当てられたオフスクリーン バッファ(pbuffer)、または Android OS によって割り当てられたウィンドウのいずれかです。このサーフェスを初期化します。

    bool NativeEngine::InitSurface() {
      ASSERT(mEglDisplay != EGL_NO_DISPLAY);
      if (mEglSurface != EGL_NO_SURFACE) {
        return true;
      }
    
      EGLint numConfigs;
      const EGLint attribs[] = {
        EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT, // request OpenGL ES 2.0
        EGL_SURFACE_TYPE, EGL_WINDOW_BIT,
        EGL_BLUE_SIZE, 8,
        EGL_GREEN_SIZE, 8,
        EGL_RED_SIZE, 8,
        EGL_DEPTH_SIZE, 16,
        EGL_NONE
      };
    
      // Pick the first EGLConfig that matches.
      eglChooseConfig(mEglDisplay, attribs, &mEglConfig, 1, &numConfigs);
      mEglSurface = eglCreateWindowSurface(mEglDisplay, mEglConfig, mApp->window,
                                           NULL);
      if (mEglSurface == EGL_NO_SURFACE) {
        LOGE("Failed to create EGL surface, EGL error %d", eglGetError());
        return false;
      }
      return true;
    }
    
  5. レンダリング コンテキストを初期化します。この例では、OpenGL ES 2.0 のコンテキストを作成します。

    bool NativeEngine::InitContext() {
      ASSERT(mEglDisplay != EGL_NO_DISPLAY);
      if (mEglContext != EGL_NO_CONTEXT) {
        return true;
      }
    
      // OpenGL ES 2.0
      EGLint attribList[] = { EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 2, EGL_NONE };
      mEglContext = eglCreateContext(mEglDisplay, mEglConfig, NULL, attribList);
      if (mEglContext == EGL_NO_CONTEXT) {
        LOGE("Failed to create EGL context, EGL error %d", eglGetError());
        return false;
      }
      return true;
    }
    
  6. 描画する前に、OpenGL ES の設定を行います。この例は、すべてのフレームの始まりで実行されます。深度テストを有効にし、クリアカラーを黒に設定して、色と深度のバッファをクリアします。

    void NativeEngine::ConfigureOpenGL() {
      glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
      glEnable(GL_DEPTH_TEST);
      glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    }
    

ゲームループでレンダリングする

  1. ゲームループは、ユーザーが終了するまでフレームをレンダリングし、無限に繰り返します。フレーム間では、次のことを行えます。

    • 入力、音声出力、ネットワーキング イベントなどのイベントを処理する

    • ゲームロジックとユーザー インターフェースを更新する。

    • フレームをディスプレイにレンダリングする。

    フレームをディスプレイにレンダリングするために、ゲームループ内で DoFrame メソッドが無限に呼び出されます。

    void NativeEngine::GameLoop() {
      // Loop indefinitely.
      while (1) {
        int events;
        struct android_poll_source* source;
    
        // If not animating, block until we get an event.
        while ((ALooper_pollAll(IsAnimating() ? 0 : -1, NULL, &events,
                                (void **) &source)) >= 0) {
          // Process events.
          ...
        }
    
        // Render a frame.
        if (IsAnimating()) {
            DoFrame();
        }
      }
    }
    
  2. DoFrame メソッドで、現在のサーフェス ディメンションを照会し、SceneManager にフレームのレンダリングと表示バッファの入れ替えをリクエストします。

    void NativeEngine::DoFrame() {
      ...
      // Query the current surface dimension.
      int width, height;
      eglQuerySurface(mEglDisplay, mEglSurface, EGL_WIDTH, &width);
      eglQuerySurface(mEglDisplay, mEglSurface, EGL_HEIGHT, &height);
    
      // Handle dimension changes.
      SceneManager *mgr = SceneManager::GetInstance();
      if (width != mSurfWidth || height != mSurfHeight) {
        mSurfWidth = width;
        mSurfHeight = height;
        mgr->SetScreenSize(mSurfWidth, mSurfHeight);
        glViewport(0, 0, mSurfWidth, mSurfHeight);
      }
      ...
      // Render scenes and objects.
      mgr->DoFrame();
    
      // Swap buffers.
      if (EGL_FALSE == eglSwapBuffers(mEglDisplay, mEglSurface)) {
        HandleEglError(eglGetError());
      }
    }
    

シーンとオブジェクトのレンダリング

  1. ゲームループは、レンダリングされる表示可能なシーンとオブジェクトの階層を処理します。エンドレス トンネルの例では、SceneManager が複数のシーンを追跡しますが、同時にアクティブにできるシーンは 1 つだけです。この例では、現在のシーンがレンダリングされます。

    void SceneManager::DoFrame() {
      if (mSceneToInstall) {
        InstallScene(mSceneToInstall);
        mSceneToInstall = NULL;
      }
    
      if (mHasGraphics && mCurScene) {
        mCurScene->DoFrame();
      }
    }
    
  2. ゲームによって、背景、テキスト、スプライト、ゲーム オブジェクトがシーンに含まれることもあります。それをゲームに適した順序でレンダリングします。この例では、背景、テキスト、ウィジェットをレンダリングしています。

    void UiScene::DoFrame() {
      // clear screen
      glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
      glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
      glDisable(GL_DEPTH_TEST);
    
      RenderBackground();
    
      // Render the "Please Wait" sign and do nothing else
      if (mWaitScreen) {
        SceneManager *mgr = SceneManager::GetInstance();
        mTextRenderer->SetFontScale(WAIT_SIGN_SCALE);
        mTextRenderer->SetColor(1.0f, 1.0f, 1.0f);
        mTextRenderer->RenderText(S_PLEASE_WAIT, mgr->GetScreenAspect() * 0.5f,
                                  0.5f);
        glEnable(GL_DEPTH_TEST);
        return;
      }
    
      // Render all the widgets.
      for (int i = 0; i < mWidgetCount; ++i) {
        mWidgets[i]->Render(mTrivialShader, mTextRenderer, mShapeRenderer,
              (mFocusWidget < 0) ? UiWidget::FOCUS_NOT_APPLICABLE :
              (mFocusWidget == i) ? UiWidget::FOCUS_YES : UiWidget::FOCUS_NO,tf);
      }
      glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    }
    

リソース

OpenGL ES と Vulkan の詳細については、以下をご覧ください。

  • OpenGL ES - Android の画像とグラフィック。

  • OpenGL ES - Android ソースの概要。

  • Vulkan - NDK スタートガイド。

  • Vulkan - Android ソースの概要。

  • Android のゲームループを理解する - フレームのペース調整、バッファのキューイング、VSYNC コールバックの処理、スレッドの管理について学びます。