Android OpenGL ES（七）基本几何图形定义 .

在前面Android OpenGL ES（六）:创建实例应用OpenGLDemos程序框架 我们创建了示例程序的基本框架，并提供了一个“Hello World”示例，将屏幕显示为红色。

本例介绍OpenGL ES 3D图形库支持的几种基本几何图形，通常二维图形库可以绘制点，线，多边形，圆弧，路径等等。OpenGL ES 支持绘制的基本几何图形分为三类：点，线段，三角形。也就是说OpenGL ES 只能绘制这三种基本几何图形。任何复杂的2D或是3D图形都是通过这三种几何图形构造而成的。

比如下图复杂的3D图形，都有将其分割成细小的三角形面而构成的。然后通过上色(Color)，添加材质(Texture)，再添加光照（lighting)，构造3D效果的图形：

点，线段，三角形都是通过顶点来定义的，也就是顶点数组来定义。对应平面上的一系列顶点，可以看出一个个孤立的点(Point)，也可以两个两个连接成线段(Line Segment) ，也可以三个三个连成三角形(Triangle)。这些对一组顶点的不同解释就定义了Android OpenGL ES可以绘制的基本几何图形，下面定义了OpenGL ES定义的几种模式：

 

GL_POINTS

绘制独立的点。

 

GL_LINE_STRIP

绘制一系列线段。

 

GL_LINE_LOOP

类同上，但是首尾相连，构成一个封闭曲线。

 

GL_LINES

顶点两两连接，为多条线段构成。

 

GL_TRIANGLES

每隔三个顶点构成一个三角形，为多个三角形组成。

 

GL_TRIANGLE_STRIP

每相邻三个顶点组成一个三角形，为一系列相接三角形构成。

 

GL_TRIANGLE_FAN

以一个点为三角形公共顶点，组成一系列相邻的三角形。

 

以上模式对应到Android渲染方法：

OpenGL ES提供了两类方法来绘制一个空间几何图形：

• public abstract void glDrawArrays(int mode, int first, int count) 使用VetexBuffer 来绘制，顶点的顺序由vertexBuffer中的顺序指定。
• public abstract void glDrawElements(int mode, int count, int type, Buffer indices) ，可以重新定义顶点的顺序，顶点的顺序由indices Buffer 指定。

其中mode 为上述解释顶点的模式。

前面说过顶点一般使用数组来定义，并使用Buffer来存储以提高绘图性能

如下面定义三个顶点坐标，并把它们存放在FloatBuffer 中：

float[] vertexArray = new float[]{
 -0.8f , -0.4f * 1.732f , 0.0f ,
 0.8f , -0.4f * 1.732f , 0.0f ,
 0.0f , 0.4f * 1.732f , 0.0f ,
 };
 
ByteBuffer vbb
 = ByteBuffer.allocateDirect(vertexArray.length*4);
vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
FloatBuffer vertex = vbb.asFloatBuffer();
vertex.put(vertexArray);
vertex.position(0);

有了顶点的定义，下面就可以通过打开Android OpenGL ES（二）:OpenGL ES管道(Pipeline)的相应开关将顶点参数传给OpenGL 库：

打开顶点开关和关闭顶点开关的方法如下：

gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
 
...
 
gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);

在打开顶点开关后，将顶点坐标传给OpenGL 管道的方法为：glVertexPointer：

public void glVertexPointer(int size,int type,int stride,Buffer pointer)

• size: 每个顶点坐标维数，可以为2，3，4。
• type: 顶点的数据类型，可以为GL_BYTE, GL_SHORT, GL_FIXED,或 GL_FLOAT，缺省为浮点类型GL_FLOAT。
• stride: 每个相邻顶点之间在数组中的间隔（字节数），缺省为0，表示顶点存储之间无间隔。
• pointer: 存储顶点的数组。

应用用上可以般顶点的颜色值存放在对应顶点后面，如下图，RGB 采用4 字节表示，此时相邻顶点就不是连续存放的，stride 值为4

 

对应顶点除了可以为其定义坐标外，还可以指定颜色，材质，法线（用于光照处理）等。

glEnableClientState 和 glDisableClientState 可以控制的pipeline开关可以有：GL_COLOR_ARRAY (颜色） ,GL_NORMAL_ARRAY (法线), GL_TEXTURE_COORD_ARRAY (材质), GL_VERTEX_ARRAY(顶点), GL_POINT_SIZE_ARRAY_OES等。

对应的传入颜色，顶点，材质，法线的方法如下：

glColorPointer(int size,int type,int stride,Buffer pointer)
glVertexPointer(int size, int type, int stride, Buffer pointer)
glTexCoordPointer(int size, int type, int stride, Buffer pointer)
glNormalPointer(int type, int stride, Buffer pointer)

如果需要使用三角形来构造复杂图形，可以使用GL_TRIANGLE_STRIP或GL_TRIANGLE_FAN模式，另外一种是通过定义顶点序列：

如下图定义了一个正方形：

对应的顶点和buffer 定义代码：

private short[] indices = { 0, 1, 2, 0, 2, 3 };
//To gain some performance we also put this ones in a byte buffer.
// short is 2 bytes, therefore we multiply the number if vertices with 2.
ByteBuffer ibb = ByteBuffer.allocateDirect(indices.length * 2);
ibb.order(ByteOrder.nativeOrder());
ShortBuffer indexBuffer = ibb.asShortBuffer();
indexBuffer.put(indices);
indexBuffer.position(0);

定义三角形的顶点的顺序很重要 在拼接曲面的时候，用来定义面的顶点的顺序非常重要，因为顶点的顺序定义了面的朝向（前向或是后向），为了获取绘制的高性能，一般情况不会绘制面的前面和后面，只绘制面的“前面”。虽然“前面”“后面”的定义可以应人而易，但一般为所有的“前面”定义统一的顶点顺序(顺时针或是逆时针方向）。

下面代码设置逆时针方法为面的“前面”：

gl.glFrontFace(GL10.GL_CCW);

打开 忽略“后面”设置：

gl.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE);

明确指明“忽略“哪个面的代码如下：

gl.glCullFace(GL10.GL_BACK);