Настройка графики с помощью OpenGL ES

Чтобы рисовать объекты и спрайты в вашей игре, вам необходимо настроить переменные отображения, поверхности и контекста, настроить рендеринг в игровом цикле и нарисовать каждую сцену и объект.

Существует два способа рисования изображений на экране для игры C или C++, а именно с помощью OpenGL ES или Vulkan .

  • OpenGL ES является частью спецификации Open Graphics Library (OpenGL®), предназначенной для мобильных устройств, таких как Android. Узнайте, как настроить OpenGL ES для вашей игры, в этом разделе.

  • Если вы используете Vulkan для своей игры, прочтите руководство «Начало работы с Vulkan» .

Прежде чем начать

Если вы еще этого не сделали, настройте объект GameActivity в своем проекте Android.

Настройка переменных OpenGL ES

  1. Для рендеринга игры вам понадобятся display , Surface , context и config . Добавьте следующие переменные OpenGL ES в заголовочный файл вашего игрового движка:

    class NativeEngine {
         //...
         private:
          EGLDisplay mEglDisplay;
          EGLSurface mEglSurface;
          EGLContext mEglContext;
          EGLConfig mEglConfig;

          bool mHasFocus, mIsVisible, mHasWindow;
          bool mHasGLObjects;
          bool mIsFirstFrame;

          int mSurfWidth, mSurfHeight;
    }

  2. В конструкторе вашего игрового движка инициализируйте значения переменных по умолчанию.

    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. Инициализируйте дисплей для рендеринга.

    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. Поверхность может представлять собой внеэкранный буфер (pbuffer), выделенный EGL, или окно, выделенное ОС Android. Инициализируйте эту поверхность:

    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. Инициализируйте контекст рендеринга. В этом примере создается контекст OpenGL ES 2.0 :

    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. Настройте параметры OpenGL ES перед рисованием. Этот пример выполняется в начале каждого кадра. Он включает тестирование глубины, устанавливает черный цвет для прозрачного цвета и очищает буферы цвета и глубины. 

    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);
    }

Рендеринг с помощью игрового цикла

  1. Игровой цикл визуализирует кадр и повторяется бесконечно, пока пользователь не выйдет из игры. Между кадрами ваша игра может:

    Чтобы отобразить кадр на дисплее, метод DoFrame вызывается в игровом цикле на неопределенный срок:

    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. В методе DoFrame запросите текущие размеры поверхности, запросите SceneManager для визуализации кадра и поменяйте местами буферы отображения. 

    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());
          }
    }

Рендеринг сцен и объектов

  1. Игровой цикл обрабатывает иерархию видимых сцен и объектов для рендеринга. В примере с «Бесконечным туннелем» SceneManager отслеживает несколько сцен, причем одновременно активна только одна сцена. В этом примере рендерится текущая сцена:

    void SceneManager::DoFrame() {
          if (mSceneToInstall) {
            InstallScene(mSceneToInstall);
        mSceneToInstall     = NULL;
          }

          if (mHasGraphics && mCurScene) {
        mCurScene    ->DoFrame();
          }
    }

  2. В зависимости от вашей игры сцена может содержать фон, текст, спрайты и игровые объекты. Отрисуйте их в порядке, подходящем для вашей игры. В этом примере визуализируется фон, текст и виджеты: 

    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);
    }

Ресурсы

Прочтите следующее для получения дополнительной информации об OpenGL ES и Vulkan:

  • OpenGL ES — изображения и графика в Android.

  • OpenGL ES — обзор в исходном коде Android.

  • Вулкан — Начало работы в NDK.

  • Vulkan — обзор в исходном коде Android.

  • Поймите игровые циклы Android — научитесь управлять кадрами, буферами очередей, обрабатывать обратные вызовы VSYNC и управлять потоками.