使用 OpenGL 定义要绘制的形状后，您可能想要绘制它们。使用 OpenGL ES 2.0 绘制形状所需的代码比您想象的要多，因为该 API 可以很好地控制图形渲染管道。
本课介绍了如何使用 OpenGL ES 2.0 API 绘制您在上一课中定义的形状。
初始化形状
在进行任何绘制之前，您必须初始化并加载您打算绘制的形状。除非您在程序中使用的形状结构（原始坐标）在执行过程中发生变化，否则应该在渲染程序的 onSurfaceCreated() 方法中对它们进行初始化，以提高内存和处理效率。
Kotlin
class MyGLRenderer : GLSurfaceView.Renderer {
...
private lateinit var mTriangle: Triangle
private lateinit var mSquare: Square
override fun onSurfaceCreated(unused: GL10, config: EGLConfig) {
...
// initialize a triangle
mTriangle = Triangle()
// initialize a square
mSquare = Square()
}
...
}
Java
public class MyGLRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
...
private Triangle mTriangle;
private Square mSquare;
public void onSurfaceCreated(GL10 unused, EGLConfig config) {
...
// initialize a triangle
mTriangle = new Triangle();
// initialize a square
mSquare = new Square();
}
...
}
绘制形状
使用 OpenGL ES 2.0 绘制定义的形状需要大量代码，因为您必须向图形渲染管道提供大量详细信息。具体来说，您必须定义以下内容：
- 顶点着色程序 - 用于渲染形状的顶点的 OpenGL ES 图形代码。
- 片段着色程序 - 用于使用颜色或纹理渲染形状面的 OpenGL ES 代码。
- 程序 - 包含您希望用于绘制一个或多个形状的着色程序的 OpenGL ES 对象。
您至少需要一个顶点着色程序绘制形状，以及一个 Fragment 着色程序为该形状着色。您还必须对这些着色程序进行编译，然后将其添加到之后用于绘制形状的 OpenGL ES 程序中。以下示例展示了如何定义可用于绘制 Triangle 类中的形状的基本着色程序：
Kotlin
class Triangle {
private val vertexShaderCode =
"attribute vec4 vPosition;" +
"void main() {" +
" gl_Position = vPosition;" +
"}"
private val fragmentShaderCode =
"precision mediump float;" +
"uniform vec4 vColor;" +
"void main() {" +
" gl_FragColor = vColor;" +
"}"
...
}
Java
public class Triangle {
private final String vertexShaderCode =
"attribute vec4 vPosition;" +
"void main() {" +
" gl_Position = vPosition;" +
"}";
private final String fragmentShaderCode =
"precision mediump float;" +
"uniform vec4 vColor;" +
"void main() {" +
" gl_FragColor = vColor;" +
"}";
...
}
着色程序包含 OpenGL 着色语言 (GLSL) 代码，必须先对其进行编译，然后才能在 OpenGL ES 环境中使用。要编译此代码，请在您的渲染程序类中创建一个实用程序方法：
Kotlin
fun loadShader(type: Int, shaderCode: String): Int {
// create a vertex shader type (GLES20.GL_VERTEX_SHADER)
// or a fragment shader type (GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER)
return GLES20.glCreateShader(type).also { shader ->
// add the source code to the shader and compile it
GLES20.glShaderSource(shader, shaderCode)
GLES20.glCompileShader(shader)
}
}
Java
public static int loadShader(int type, String shaderCode){
// create a vertex shader type (GLES20.GL_VERTEX_SHADER)
// or a fragment shader type (GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER)
int shader = GLES20.glCreateShader(type);
// add the source code to the shader and compile it
GLES20.glShaderSource(shader, shaderCode);
GLES20.glCompileShader(shader);
return shader;
}
要绘制形状，您必须编译着色程序代码，将它们添加到 OpenGL ES 程序对象中，然后关联该程序。该操作需要在绘制对象的构造函数中完成，因此只需执行一次。
注意：就 CPU 周期和处理时间而言，编译 OpenGL ES 着色程序及关联程序的成本非常高，因此应避免多次执行该操作。如果您在运行时不清楚着色程序的内容，则应编译代码，使其仅被创建一次，然后缓存以备后用。
Kotlin
class Triangle {
...
private var mProgram: Int
init {
...
val vertexShader: Int = loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode)
val fragmentShader: Int = loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode)
// create empty OpenGL ES Program
mProgram = GLES20.glCreateProgram().also {
// add the vertex shader to program
GLES20.glAttachShader(it, vertexShader)
// add the fragment shader to program
GLES20.glAttachShader(it, fragmentShader)
// creates OpenGL ES program executables
GLES20.glLinkProgram(it)
}
}
}
Java
public class Triangle() {
...
private final int mProgram;
public Triangle() {
...
int vertexShader = MyGLRenderer.loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER,
vertexShaderCode);
int fragmentShader = MyGLRenderer.loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER,
fragmentShaderCode);
// create empty OpenGL ES Program
mProgram = GLES20.glCreateProgram();
// add the vertex shader to program
GLES20.glAttachShader(mProgram, vertexShader);
// add the fragment shader to program
GLES20.glAttachShader(mProgram, fragmentShader);
// creates OpenGL ES program executables
GLES20.glLinkProgram(mProgram);
}
}
此时，您可以添加绘制形状的实际调用。使用 OpenGL ES 绘制形状时，您需要指定多个参数，以告知渲染管道您要绘制的形状以及如何进行绘制。由于绘制选项因形状而异，因此最好使您的形状类包含自身的绘制逻辑。
创建用于绘制形状的 draw() 方法。此代码将位置和颜色值设置为形状的顶点着色程序和 Fragment 着色程序，然后执行绘制功能。
Kotlin
private var positionHandle: Int = 0
private var mColorHandle: Int = 0
private val vertexCount: Int = triangleCoords.size / COORDS_PER_VERTEX
private val vertexStride: Int = COORDS_PER_VERTEX * 4 // 4 bytes per vertex
fun draw() {
// Add program to OpenGL ES environment
GLES20.glUseProgram(mProgram)
// get handle to vertex shader's vPosition member
positionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vPosition").also {
// Enable a handle to the triangle vertices
GLES20.glEnableVertexAttribArray(it)
// Prepare the triangle coordinate data
GLES20.glVertexAttribPointer(
it,
COORDS_PER_VERTEX,
GLES20.GL_FLOAT,
false,
vertexStride,
vertexBuffer
)
// get handle to fragment shader's vColor member
mColorHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "vColor").also { colorHandle ->
// Set color for drawing the triangle
GLES20.glUniform4fv(colorHandle, 1, color, 0)
}
// Draw the triangle
GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, vertexCount)
// Disable vertex array
GLES20.glDisableVertexAttribArray(it)
}
}
Java
private int positionHandle;
private int colorHandle;
private final int vertexCount = triangleCoords.length / COORDS_PER_VERTEX;
private final int vertexStride = COORDS_PER_VERTEX * 4; // 4 bytes per vertex
public void draw() {
// Add program to OpenGL ES environment
GLES20.glUseProgram(mProgram);
// get handle to vertex shader's vPosition member
positionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vPosition");
// Enable a handle to the triangle vertices
GLES20.glEnableVertexAttribArray(positionHandle);
// Prepare the triangle coordinate data
GLES20.glVertexAttribPointer(positionHandle, COORDS_PER_VERTEX,
GLES20.GL_FLOAT, false,
vertexStride, vertexBuffer);
// get handle to fragment shader's vColor member
colorHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "vColor");
// Set color for drawing the triangle
GLES20.glUniform4fv(colorHandle, 1, color, 0);
// Draw the triangle
GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, vertexCount);
// Disable vertex array
GLES20.glDisableVertexAttribArray(positionHandle);
}
将所有的代码编译完成之后，只需从渲染程序的 onDrawFrame() 方法中调用 draw() 方法即可绘制此对象：
Kotlin
override fun onDrawFrame(unused: GL10) {
...
triangle.draw()
}
Java
public void onDrawFrame(GL10 unused) {
...
triangle.draw();
}
运行应用时，它应如下所示：
图 1. 没有使用投影或相机视图绘制的三角形。
此代码示例存在一些问题。首先，它不会给您的好友留下深刻的印象。其次，当您更改设备的屏幕方向时，该三角形会稍微有些变窄和变形。形状偏斜的原因在于，对象的顶点尚未针对显示 GLSurfaceView 的屏幕区域的比例进行校正。您可以使用下一课中介绍的投影和相机视图解决该问题。
最后，三角形是静止的，这有些无聊。在添加动画课程中，您可以使该形状旋转，并利用 OpenGL ES 图形管道完成更加有趣的操作。