Android OpenGL ES 2.0如何進行繪制紋理

這篇文章將為大家詳細講解有關Android OpenGL ES 2.0如何進行繪制紋理，文章內容質量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

紋理，在OpenGL中，可以理解為加載到顯卡顯存中的圖片。

Android設備在 2.2開始支持OpenGL ES2.0，從前都是ES1.0 和 ES1.1的版本。

簡單來說，OpenGL  ES是為了嵌入設備進行功能剪裁后的OpenGL版本。ES2.0是和1.x版本不兼容的，區別和兼容性參見android官方文檔。

首先，android使用openGL提供了特殊的view作為基礎叫做GLSurfaceView。我們的view需要繼承GLSurfaceView。

java代碼

public class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView {  public MyGLSurfaceView(Context context) { super(context); setFocusableInTouchMode(true); // Tell the surface view we want to create an OpenGL ES 2.0-compatible // context, and set an OpenGL ES 2.0-compatible renderer. this.setEGLContextClientVersion(2); this.setRenderer(new MyRenderer()); } }

并沒有什么特別之處，android view的渲染操作需要實現一個render接口，GLSurfaceView的渲染接口為android.opengl.GLSurfaceView.Renderer。我們需要實現接口的方法。

java代碼

public class MyRenderer implements Renderer {  public void onDrawFrame(GL10 gl) {} public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {} public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {} }

接口實現3個方法，對應繪制，繪制區域變化，區域創建。需要說明的是參數GL10 gl是OpenGL ES1.x版本的對象。這里我們不會使用到。還有一點就是，onDrawFrame方法的調用是有系統調用的，不需要手動調用。系統會以一定的頻率不斷的回調。

接下來我們進入ES2.0的使用，上代碼先：

java代碼

public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {  GLES20.glEnable(GLES20.GL_TEXTURE_2D); // Active the texture unit 0 GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0); loadVertex(); initShader(); loadTexture(); }

1、啟用2D紋理

繪制區域創建的時候，我們設置了啟用2D的紋理，并且激活了紋理單元unit0。什么意思呢，說起來話長，以后慢慢說。簡單說一下，記住OpenGL 是基于狀態的，就是很多狀態的設置和切換，這里啟用GL_TEXTURE_2D就是一個狀態的開啟，表明OpenGL可以使用2D紋理。

什么是激活紋理單元?這個和硬件有點關系，OpenGL要顯卡會劃分存儲紋理的存儲區域不止一個區域。這里是使用區域 unit 0，多重紋理繪制可以開啟多個，這個以后說。接下來，調用了三個函數，載入頂點，初始化著色器，載入紋理。

2、加載頂點

OpenGL繪制圖形是根據頂點以后鏈接起來的。為什么要這樣，其實這樣很強大是一種設計吧。頂點可以暫時簡單理解為含有位置信息的坐標點。

java代碼

private void loadVertex() {  // float size = 4 this.vertex = ByteBuffer.allocateDirect(quadVertex.length * 4) .order(ByteOrder.nativeOrder()) .asFloatBuffer(); this.vertex.put(quadVertex).position(0); // short size = 2 this.index = ByteBuffer.allocateDirect(quadIndex.length * 2) .order(ByteOrder.nativeOrder()) .asShortBuffer(); this.index.put(quadIndex).position(0); } private FloatBuffer vertex; private ShortBuffer index; private float[] quadVertex = new float[] { -0.5f, 0.5f, 0.0f, // Position 0 0, 1.0f, // TexCoord 0 -0.5f, -0.5f, 0.0f, // Position 1 0, 0, // TexCoord 1 0.5f , -0.5f, 0.0f, // Position 2 1.0f, 0, // TexCoord 2 0.5f, 0.5f, 0.0f, // Position 3 1.0f, 1.0f, // TexCoord 3 }; private short[] quadIndex = new short[] { (short)(0), // Position 0 (short)(1), // Position 1 (short)(2), // Position 2 (short)(2), // Position 2 (short)(3), // Position 3 (short)(0), // Position 0 };

FloatBuffer，ShortBuffer是封裝了本地數據結構的封裝對象。是 的，這個2個對象里面的數據不被java虛擬機管理，相當于C語言的存儲方式。quadVertex的數據就是一個矩形的坐標，和紋理坐標。一兩句話很難 解釋清楚，這里涉及到openGL的幾個經典的坐標系，下次說。概括的說，openGL的坐標是單位化的，都是0.0-1.0的浮點型，屏幕的中心點是 (0,0)。而紋理的坐標左下角是(0,0)。 這里的quadVertex是在屏幕中大概花了一個矩形貼了一個圖片， position0  是左上點，以后左下，右下，右上的順序，紋理坐標同理。

quadIndx是這剛才的這些頂點索引排列。這里一個矩形也就4個頂點，每個頂點3個位置坐標，2個紋理坐標。也就是說一個頂點有5個float數據。至于為什么頂點為什么這么排列下次說，是2個三角形合成了一個矩形，幾句話很難解釋清楚。

所以說，這段代碼就是把矩形的位置和紋理坐標，存儲到本地數據，準備后面使用而已。

3、初始化著色器

這個著色器就是ES2.0的特色，又叫可編程著色器，也是區別于ES1.x的本質。這里只做簡單的介紹。可編程著色器是一種腳本，語法類似C語言，腳本分為頂點著色器和片段著色器，分別對應了openGL不同的渲染流程。

頂點著色器：

java代碼

uniform mat4 u_MVPMatrix;  attribute vec4 a_position; attribute vec2 a_texCoord; varying vec2 v_texCoord; void main() { gl_Position = a_position; v_texCoord = a_texCoord; }

片段著色器：

java代碼

precision lowp float;  varying vec2 v_texCoord; uniform sampler2D u_samplerTexture; void main() { gl_FragColor = texture2D(u_samplerTexture, v_texCoord); }

這里記住一句話，頂點著色器，會在頂點上執行;片段著色器會在像素點上執行。剛才的矩形就有4個頂點，每個頂點都會應用這個腳本。也就是說，頂點是位置相關信息，片段是色彩紋理相關信息。

這個2段腳本都是文本，需要編譯，鏈接，等等一些操作才能被ES2.0所使用。過程就像C語言的編譯運行過程。openGL 提供了相關函數去做這些事情。

java代碼

private void initShader() {  String vertexSource = Tools.readFromAssets("VertexShader.glsl"); String fragmentSource = Tools.readFromAssets("FragmentShader.glsl"); // Load the shaders and get a linked program program = GLHelper.loadProgram(vertexSource, fragmentSource); // Get the attribute locations attribPosition = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_position"); attribTexCoord = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_texCoord"); uniformTexture = GLES20.glGetUniformLocation(program, "u_samplerTexture"); GLES20.glUseProgram(program); GLES20.glEnableVertexAttribArray(attribPosition); GLES20.glEnableVertexAttribArray(attribTexCoord); // Set the sampler to texture unit 0 GLES20.glUniform1i(uniformTexture, 0); }

可以看到，頂點和片段一起構成一個program，它可以被openGL所使用，是一個 編譯好的腳本程序，存儲在顯存。 GLES20.glGetAttribLocation 和 GLES20.glGetUniformLocation   這句話是神馬作用呢。簡單說就是，java程序和著色器腳本數據通信的。把就像參數的傳遞一樣，這樣腳本就能根據外界的參數變化，實時的改變openGL 流水線渲染的處理流程。

封裝的加載著色器的輔助方法：

java代碼

public static int loadProgram(String vertexSource, String fragmentSource) {  // Load the vertex shaders int vertexShader = GLHelper.loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexSource); // Load the fragment shaders int fragmentShader = GLHelper.loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentSource); // Create the program object int program = GLES20.glCreateProgram(); if (program == 0) { throw new RuntimeException("Error create program."); } GLES20.glAttachShader(program, vertexShader); GLES20.glAttachShader(program, fragmentShader); // Link the program GLES20.glLinkProgram(program); int[] linked = new int[1]; // Check the link status GLES20.glGetProgramiv(program, GLES20.GL_LINK_STATUS, linked, 0); if (linked[0] == 0) { GLES20.glDeleteProgram(program); throw new RuntimeException("Error linking program: " + GLES20.glGetProgramInfoLog(program)); } // Free up no longer needed shader resources GLES20.glDeleteShader(vertexShader); GLES20.glDeleteShader(fragmentShader); return program; }

java代碼

public static int loadShader(int shaderType, String source) {  // Create the shader object int shader = GLES20.glCreateShader(shaderType); if (shader == 0) { throw new RuntimeException("Error create shader."); } int[] compiled = new int[1]; // Load the shader source GLES20.glShaderSource(shader, source); // Compile the shader GLES20.glCompileShader(shader); // Check the compile status GLES20.glGetShaderiv(shader, GLES20.GL_COMPILE_STATUS, compiled, 0); if (compiled[0] == 0) { GLES20.glDeleteShader(shader); throw new RuntimeException("Error compile shader: " + GLES20.glGetShaderInfoLog(shader)); } return shader; }

為什么openGL的很多操作目標都是int類型的?因為openGL只會在顯存生成或綁定地址，返回id，以后用id相當于句柄去改變它的內部狀態。

4、加載紋理

就是把圖片的數據上傳到顯存，以后再使用它。請注意紋理圖片的長和寬***是2的N次方，不然不一定能繪制出來。

java代碼

static int[] loadTexture(String path) {  int[] textureId = new int[1]; // Generate a texture object GLES20.glGenTextures(1, textureId, 0); int[] result = null; if (textureId[0] != 0) { InputStream is = Tools.readFromAsserts(path); Bitmap bitmap; try { bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is); } finally { try { is.close(); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException("Error loading Bitmap."); } } result = new int[3]; result[TEXTURE_ID] = textureId[0]; // TEXTURE_ID result[TEXTURE_WIDTH] = bitmap.getWidth(); // TEXTURE_WIDTH result[TEXTURE_HEIGHT] = bitmap.getHeight(); // TEXTURE_HEIGHT // Bind to the texture in OpenGL GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureId[0]); // Set filtering GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_LINEAR); GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_NEAREST); GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE); GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE); // Load the bitmap into the bound texture. GLUtils.texImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, bitmap, 0); // Recycle the bitmap, since its data has been loaded into OpenGL. bitmap.recycle(); } else { throw new RuntimeException("Error loading texture."); } return result; }

這里使用了android的工具類吧bitmap直接轉換成openGL紋理需要的格式了。過程是，先生成一個紋理的id在顯卡上的，以后根據id上傳紋理數據，以后保存這個id就

可以操作這個紋理了。至于紋理的一些過濾特性設置，將來再說。

現在貌似就剩下繪制了，準備好了頂點信息，頂點對應的紋理坐標。初始化了著色器，上傳了紋理圖片。接下來就已把他們合起來繪制了。

java代碼

public void onDrawFrame(GL10 gl) {  // clear screen to black GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT); GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureId); vertex.position(0); // load the position // 3(x , y , z) // (2 + 3 )* 4 (float size) = 20 GLES20.glVertexAttribPointer(attribPosition, 3, GLES20.GL_FLOAT, false, 20, vertex); vertex.position(3); // load the texture coordinate GLES20.glVertexAttribPointer(attribTexCoord, 2, GLES20.GL_FLOAT, false, 20, vertex); GLES20.glDrawElements(GLES20.GL_TRIANGLES, 6, GLES20.GL_UNSIGNED_SHORT, index); }

為了保持了代碼的簡單，OpenGL的基于狀態體現，bind這個函數無處不在，這里 bindTexture就是通知openGL使用那個id的紋理圖片。接下來的操作就是針對bind的圖片的。繪制就需要讓openGL知道繪制神馬。所 以這里需要用到vertex這個本地數據容器，里面裝在的是頂點和紋理坐標信息。GLES20.glVertexAttribPointer就是把頂點數據，按照openGL喜歡的格式上傳到顯卡存儲。draw方法的調用，是在前面應 用了紋理id的情況下，所以繪制紋理坐標的時候，會使用上傳的紋理圖片。

每次都需要把數據上傳到OpenGL，畢竟顯存和內存不是同一個地方，OpenGL采用了CS模式。當然使用VBO等技術可以把數據緩存在顯存，以提高運行性能。

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