OpenGl入门
什么是OpenGL
Open Graphics Library，图形领域的工业标准，是一套跨平台的、专业的、图形变成软件接口。它用于二维、三维图像，是一个功能强大的调用方便的底层图形库。
OpenGL与硬件无关，可以在不同的平台比如Windows、Linux、Mac、Andorid、IOS之间进行移植，因此也得到了广泛的应用。
Android 中使用OpenGl ES
GLSurfaceView，它继承自SurfaceView，它内嵌的sufface专门负责OpenGl渲染，管理Surface与EGL，允许自定义渲染器，让渲染器在独立的线程中运作，和UI线程分离，并且支持按需渲染(on-demand)和连续渲染(continuous)。
OpenGL是一个跨平台操作GUP的API，但是OpenGL需要本地视窗系统进行交互，这几需要一个中间层，EGL就是连接OpenGL ES和本地窗口的接口，引入EGL就是为了屏蔽不同平台上的区别。
CPU和GPU的区别
- CPU是机器的大脑,中央处理器,用来发号施令
- GPU的结构主要包括运算器(ALU)，控制单元(CU)，寄存器(Register)，高速缓存器(Cache)和他们之间通讯的数据，控制及状态的总线
计算单元主要执行算数运算，位移和转换
存储单元主要用来保存运算中产生的数据以及指令等
控制单元则对指令译码，发出要完成每条指令要执行的各个操作的控制信号。
CPU中控制器和缓存器比较多，GPU中计算单元比较多。GPU无法单独工作，必须由CPU进行控制调用才能工作，CPU可以单独作用。
Android中渲染步骤
UI对象–>CPU处理为纹理–>通过OpenGLES接口调用GPU
–>GPU对图像进行栅格化–>硬件时钟–>垂直同步–>投射到屏幕
一维 点 顶点
二维 线 2个顶点
三维 面 3个顶点
在OpenGl的世界中中是又很多的3个顶点组成。
- 一个3D图片根据像素可以形成无数个顶点，顶点的连线叫做纹理（顶点着色器）
- 根据纹理形成一个一个像素（就像PS中对文字进行像素处理）（光栅化）
- 对像素进行着色（片元着色器）
- 上色之后交给GPU渲染（OpenGl渲染）
在使用OpenGl的时候，第二个和第四个是由系统完成的，我们需要手动写第一个和第三个，告诉系统有多少顶点和怎么着色
练习：
使用OpenGl绘制一个三角形
新建一个项目，Andorid系统中已经有OpenGl，不用导入第三方库，不过需要在AndroidManifest.xml中声明需要使用OpenGl1
<uses-feature android:glEsVersion="0x00020000" android:required="true" />
OpenGl 使用套路
- 创建顶点数组
- 使用gl语言写顶点着色器和片元着色器
- 将java声明是顶点数组，颜色数组，传给gl语言中的变量
- GPU开始渲染
自定义一个View继承自GLSurfaceView1
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13public class GLView extends GLSurfaceView {
public GLView(Context context) {
super(context);
}
public GLView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);
setEGLContextClientVersion(2);
setRenderer(new GLRander(this));
setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY);
}
}
定义一个渲染器，定义一个三角形的类Triangle，绘制的方法交给它自己来做，因为还可能绘制别的图形。1
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27public class GLRander implements GLSurfaceView.Renderer {
protected View mView;
Triangle mTriangle;
public GLRander(View view) {
mView = view;
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
GLES20.glClearColor(0, 0, 0, 0);
mTriangle = new Triangle();
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
mTriangle.onSurfaceChanged(gl, width, height);
}
/**
* 该方法不断被调用
*/
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT|GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
mTriangle.onDrawFrame(gl);
}
}
开始绘制。
顶点着色器用来确定需要绘制的图形的顶点，片元着色器用来给它上色。
顶点着色器和片元着色器都是使用着色器语言（GLSL）语言编写，编写的程序可以直接推送给GPU执行。1
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112public class Triangle {
/**
* 三个顶点
*/
static float triangleCoords[] = {
0.5f, 0.5f, 0.0f,
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f,
};
/**
* 管道
*/
private FloatBuffer vertexBuffer;
/**
* 顶点着色器
*/
private String vertextShaderCode = "attribute vec4 vPosition;\n" +
"uniform mat4 vMatrix;\n" +
"void main(){" +
"gl_Position=vMatrix*vPosition;" +
"}";
/**
* 片元着色器
*/
private final String fragmentShaderCode = "precision mediump float;\n" +
"uniform vec4 vColor;\n" +
"void main(){\n" +
"gl_FragColor=vColor;\t\n" +
"}";
int mProgram;
public Triangle(){
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(triangleCoords.length * 4);
bb.order(ByteOrder.nativeOrder());
vertexBuffer=bb.asFloatBuffer();
// 把顶点 推送 给GPU
vertexBuffer.put(triangleCoords);
vertexBuffer.position(0);
//创建顶点着色器 并在GPU中编译
int shader = GLES20.glCreateShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER);
GLES20.glShaderSource(shader,vertextShaderCode);
//编译顶点着色器
GLES20.glCompileShader(shader);
//创建片元着色器 并在GPU中编译
int fragmentShader = GLES20.glCreateShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER);
GLES20.glShaderSource(fragmentShader,fragmentShaderCode);
//编译片元着色器
GLES20.glCompileShader(fragmentShader);
//将顶点着色器和片元着色器放到统一的管理器中进行管理
mProgram = GLES20.glCreateProgram();
GLES20.glAttachShader(mProgram,shader);
GLES20.glAttachShader(mProgram,fragmentShader);
//连接到着色器程序
GLES20.glLinkProgram(mProgram);
}
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
//计算宽高比
float ratio=(float)width/height;
//投影矩阵
Matrix.frustumM(mProjectMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 3, 120);
//相机
Matrix.setLookAtM(mViewMatrix,
////摄像机的坐标
0, 0, 0, 7,
//目标物的中心坐标
0f, 0f, 0f,
//相机方向
0f, 1f, 0f);
//计算变换矩阵
Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix,0,mProjectMatrix,0,mViewMatrix,0);
}
/**
* rgba
*/
float color[] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
private float[] mViewMatrix=new float[16];
private float[] mProjectMatrix=new float[16];
private float[] mMVPMatrix=new float[16];
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
//开始渲染
//拿到总的程序
GLES20.glUseProgram(mProgram);
//拿到vPosition的地址
int mPositionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vPosition");
//设置缩放
int mMatrixHandler = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "vMatrix");
GLES20.glUniformMatrix4fv(mMatrixHandler,1,false,mMVPMatrix,0);
//允许对这个地址进行读写
GLES20.glEnableVertexAttribArray(mPositionHandle);
//给顶点着色器赋值
GLES20.glVertexAttribPointer(mPositionHandle,3,
GLES20.GL_FLOAT,false,3*4,vertexBuffer);
//给片元着色器赋值
int mColorHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram,"vColor");
GLES20.glUniform4fv(mColorHandle,1,color,0);
//开始绘制
GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES,0,3);
//关闭读写
GLES20.glDisableVertexAttribArray(mPositionHandle);
}
}
结果：
