OpenGL入门二：绘制三角形

1、背景

本文我们基于最基础，最简单的OpenGL API，最终实现三角形的绘制（基于OpenGL 1.0 Java接口）。本文只对OpenGL相关接口使用进行介绍，深入原理后续逐步剖析。

2、Android OpenGL环境搭建

Android为我们提供了SurfaceView，可以在一个新启的单独线程中可以重新绘制画面，GLSurfaceView在SurfaceView的基础上绑定了OpenGL相关环境。工作中我们用到这两个控件主要是播放视频，预览摄像头画面，今天我们使用GLSurfaceView调用OpenGL相关接口进行绘制。

首先，GLSurfaceView的创建和普通View没区别：GLSurfaceView view = new GlSurfaceView(context);

接着，我们需要为GLSurfaceView设置渲染器GLSurfaceView.Renderer：view.setRenderer(renderer)。

GLSurfaceView.Renderer是一个接口，要实现这个接口需要实现三个方法：

public class MyRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {

  @Override
  public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {

  }
  @Override
  public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {

  }
@Override
  public void onDrawFrame(GL10 gl) {
  }

这三个方法的调用时机：

1. onSurfaceCreated是GLSurfaceView被创建时，调用线程是GL线程；
2. onSurfaceChanged是GLSurfaceVIew大小发生改变时，比如收到虚拟按键隐藏显示等影响导致大小发生改变；

3. onDrawFrame是真正的执行，GLSurfaceView可以通过setRenderMode设置渲染模式，有两种渲染模式：

   1. RENDERMODE_WHEN_DIRTY：脏渲染，命令渲染，只有surface被创建时或者我们主动调用requestRender时才会触发onDrawFrame方法回调；
   2. RENDERMODE_CONTINUOUSLY：持续渲染，GL线程会持续的调用onDrawFrame进行绘制。

接下来我们实现这三个接口就可以进行具体绘制了。

3、绘制步骤

3.1 onSurfaceCreated

在onSurfaceCreate中做一些一次性操作：

1. 设置清屏色：gl.glClearColor(0f, 0f, 0f, 1f);，代表整个背景的颜色，最小0，最大1，四个参数分别代表R、G、B、A分量；
2. 启用顶点缓存：gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);，glEnableClientState 和 glDisableClientState 启用或禁用单个客户端功能。默认情况下，禁用所有客户端功能，我们这里会用到顶点缓存，所以需要手动开启。

3.2 onSurfaceChanged

onSurfaceChange回调时拿到了实际渲染窗口大小，可以：

1. 设置视口大小：gl.glViewport(0, 0, width, height);

2. 设置投影矩阵：

   1. 设置投影矩阵：gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
   2. 加载单位矩阵，重置投影矩阵：gl.glLoadIdentity();
   3. 设置平截头体：gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 3, 7);，前四个参数代表近平面（左右下上），后面两个参数分别代表近平面Z坐标值。

3.3 onDrawFrame

每次绘制时我们要做一些事情：

1. 清除颜色缓冲区和深度缓冲区：gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
2. 加载模型视图矩阵：gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
3. 加载单位矩阵，重置模型视图矩阵：gl.glLoadIdentity();
4. 设置摄像机/眼睛坐标：GLU.gluLookAt(gl, 0f, 0f, 5f, 0f, 0f, 0f, 0f, 1f, 0f);分别代表摄像机XYZ坐标、朝向XYZ坐标、朝上XYZ坐标
5. 设置绘制颜色：gl.glColor4f(1f, 0f, 0f, 1f);，这里我们设置为红色
6. 设置三角形顶点集合：gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0,buffer);，第一个参数代表每个点多少个type，第二个参数代表每个点表达数据类型，第三个参数步幅，这里是0，buffer是java.nio.Buffer，存放顶点坐标数据
7. 绘制三角形：gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, 3);

3.4 效果展示

用到的顶点坐标：

float[] vertexCoords = {
        0.2f,0f,0f,
        0.6f,0f,0f,
        0.4f,0.5f,0f
}

4、总结

本文介绍了Android系统提供的GLSurfaceView的用法及绘制一个最基本的图像：三角形用到的API：设置清屏色、启用顶点缓存、设置视口、设置投影矩阵等。