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  • 绘制平面上的多边形

    计算机里的3D图形其实是由许多个平面组合而成的,所谓“绘制3D图形”,其实是通过多个平面图形形成的。下面先从绘制平面图形开始。

    调用GL10图形绘制2D图形的步骤如下:

    1、调用GL10的glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY):方法启用顶点坐标数组。

    2、调用GL10的glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY):方法启用顶点颜色数组。

    3、调用GL10的glVertexPointer(int  size , int  type , int  stride ,  Buffer  pointer)方法设置顶点的位置数据。这个方法中pointer参数用于指定顶点坐标值,但这里并未使用三维数组来指定每个顶点X、Y、Z坐标的值,pointer依然是一个一维数组,其格式为(x1,y1,z1,x2,y2,z2,x3,y3,z3,...xN,yN,zN);也就是该数组里将会包含3N个数值,每3个值指定一个顶点的X、Y、Z坐标值。第一个参数size指定多少个元素指定一个顶点位置,该size参数通常总是3;type参数指定顶点坐标值的类型,如果顶点坐标值为float类型,则指定为GL10.GL_FLOAT;如果顶点坐标值为整数,则指定为GL10.GL_FIXED.

    4、调用GL10的glColorPointer(int  size , int  type , int  stride ,  Buffer  pointer)方法设置顶点的颜色数据。这个方法中pointer参数用于指定顶点颜色值,但这里并未使用三维数组来指定每个顶点X、Y、Z坐标的值,pointer依然是一个一维数组,其格式为(r1,g1,b1,a1,r2,g2,b2,a2,r3,g3,b3,a3...rN,gN,bN,aN);也就是该数组里将会包含4N个数值,每4个值指定一个顶点的红、绿、蓝、透明度的颜色值。第一个参数size指定多少个元素指定一个顶点位置,该size参数通常总是4;type参数指定顶点坐标值的类型,如果顶点坐标值为float类型,则指定为GL10.GL_FLOAT;如果顶点坐标值为整数,则指定为GL10.GL_FIXED.

    5、调用GL10的glDrawArrays(int  mode , int  first , int count)方法绘制平面,该方法的第一个参数用于中鼎绘制图形的类型,第二个参数指定从哪个顶点开始绘制,第三个参数指定总共绘制的顶点数量。

    6、绘制完成后,调用GL10的glFinish()方法结束绘制;并调用glDisableClientState(int)方法来停用顶点坐标数据、顶点颜色数据。

    掌握上面的步骤之后,接下来通过示例程序来绘制几个简单的图形。

    先为该程序提供一个Renderer实现类,该实现类的代码如下:

    import java.nio.FloatBuffer;
    import java.nio.IntBuffer;

    import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
    import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;

    import android.opengl.GLSurfaceView.Renderer;

    public class MyRenderer implements Renderer{
      float[] triangleData = new float[]{
          0.1f,0.6f,0.0f,//上顶点
          -0.3f,0.0f,0.0f,//左顶点
          0.3f,0.1f,0.0f//右顶点
      };
      int[] triangleColor = new int[]{
          65535,0,0,0,//上顶点红色
          0,65535,0,0,//左顶点绿色
          0,0,65535,0//右顶点蓝色
      };
      float[] rectData = new float[]{
          0.4f,0.4f,0.0f,//右上顶点
          0.4f,-0.4f,0.0f,//右下顶点
          -0.4f,0.4f,0.0f,//左上顶点
          -0.4f,-0.4f,0.0f//左下顶点
      };
      int[] rectColor = new int[]{
          0,65535,0,0,//右上顶点绿色
          0,0,65535,0,//右下顶点蓝色
          65535,0,0,0,//左上顶点红色
          65535,65535,0,0//左下顶点黄色
      };
      //依然是正方形的四个顶点,只是顺序交换了一下
      float[] rectData2 = new float[]{
          -0.4f,0.4f,0.0f,//左上顶点
          0.4f,0.4f,0.0f,//右上顶点
          0.4f,-0.4f,0.0f,//右下顶点
          -0.4f,-0.4f,0.0f//左下顶点
      };
      float[] pentacle = new float[]{
          0.4f,0.4f,0.0f,
          -0.2f,0.3f,0.0f,
          0.5f,0.0f,0f,
          -0.4f,0.0f,0f,
          -0.1f,-0.3f,0f
      };

      FloatBuffer triangleDataBuffer;
      IntBuffer triangleColorBuffer;
      FloatBuffer rectDataBuffer;
      IntBuffer rectColorBuffer;
      FloatBuffer rectDataBuffer2;
      FloatBuffer pentacleBuffer;
      public MyRenderer(){
        //将顶点位置数据数组包装成FloatBuffer
        triangleDataBuffer = FloatBuffer.wrap(triangleData);
        rectDataBuffer = FloatBuffer.wrap(rectData);
        rectDataBuffer2 = FloatBuffer.wrap(rectData2);
        pentacleBuffer = FloatBuffer.wrap(pentacle);
        //将顶点颜色数据数组包装成IntBuffer
        triangleColorBuffer = IntBuffer.wrap(triangleColor);
        rectColorBuffer = IntBuffer.wrap(rectColor);
      }

      @Override
      public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        // 关闭抗抖动
        gl.glDisable(GL10.GL_DITHER);
        //设置系统对透视进行修正
        gl.glHint(GL10.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL10.GL_FASTEST);
        gl.glClearColor(0, 0, 0, 0);
        //设置阴影平滑模式
        gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
        //启用深度测试
        gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
        //设置深度测试的类型
        gl.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);
      }

      @Override
      public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        // 设置3D视窗的大小及位置
        gl.glViewport(0, 0, width, height);
        //将当前矩阵模式设为投影矩阵
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
        //初始化单位矩阵
        gl.glLoadIdentity();
        //计算透视视窗的宽度、高度比
        float ratio = (float)width / height;
        //调用此方法设置透视视窗的空间大小
        gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10);
      }

      //绘制图形的方法
      @Override
      public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        // 清除屏幕缓存和深度缓存
        gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        //启用顶点坐标数据
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
        //启用顶点颜色数据
        gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
        //设置当前矩阵堆栈为模型堆栈
        gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
        //----------绘制第一个图形----------
        //重置当前的模型视图矩阵
        gl.glLoadIdentity();
        gl.glTranslatef(-0.32f, 0.35f, -1f);
        //设置顶点的位置数据
        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, triangleDataBuffer);
        //设置顶点的颜色数据
        gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FIXED, 0, triangleColorBuffer);
        //根据顶点数据绘制平面图形
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, 3);
        //----------绘制第二个图形----------
        //重置当前的模型视图矩阵
        gl.glLoadIdentity();
        gl.glTranslatef(0.6f, 0.8f, -1.5f);
        //设置顶点的位置数据
        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, rectDataBuffer);
        //设置顶点的颜色数据
        gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FIXED, 0, rectColorBuffer);
        //根据顶点数据绘制平面图形
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
        //----------绘制第三个图形---------
        //重置当前的模型视图矩阵
        gl.glLoadIdentity();
        gl.glTranslatef(-0.4f, -0.5f, -1.5f);
        //设置顶点的位置数据(依然使用之前的顶点颜色)
        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, rectDataBuffer2);
        //根据顶点数据绘制平面图形
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
        //----------绘制第四个图形----------
        //重置当前的模型视图矩阵
        gl.glLoadIdentity();
        gl.glTranslatef(0.4f, -0.5f, -1.5f);
        //设置使用纯色填充
        gl.glColor4f(1.0f, 0.2f, 0.2f, 0.0f);
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);

        //设置顶点的位置数据
        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, pentacleBuffer);
        //设置顶点数据绘制平面图形
        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 5);
        //绘制结束
        gl.glFinish();
        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
      }

    }

    上面的程序中粗体字代码就是使用GL10绘制图形的关键代码:加载顶点位置数据:加载顶点颜色数据;调用GL10的glDrawArrays()方法绘制即可。由于加载顶点数据、顶点颜色数据时都需要Buffer对象,因此程序在MyBuffer类的构造器中把这些顶点数据、顶点颜色数据都包装成了相应的FloatBuffer、IntBuffer。

    上例中的glTranslatef()方法的作用就类似于Android 2D绘图中Matrix的setTranslate(float  dx , float  dy)方法,它们都用于移动绘图中心,区别只是2D绘图中Matrix的setTranslate()方法只要指定在X、Y轴上的移动距离,而GL10的glTranslatef()需要指定在X、Y、Z轴向上移动距离。在绘制图形之前,先调用GL10的glTranslatef(float  , float  , float)方法即可保证把图形绘制在指定的中心点。

    上面的程序中还调用了glColor4f(1.0f , 0.2f , 0.2f , 0.0f)方法设置使用纯色填充,设置使用纯色填充时需要禁用顶点颜色数组。如:

    gl.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);

    在Activity中定义一个GLSurfaceView,并使用上面的Renderer进行绘制,程序如下:

    import android.opengl.GLSurfaceView;
    import android.os.Bundle;
    import android.app.Activity;
    import android.view.Menu;

    public class Polygon extends Activity {

      @Override
      protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        //创建一个GLSurfaceView,用于显示OpenGL绘制的图形
        GLSurfaceView glView = new GLSurfaceView(this);
        //创建GLSurfaceView的内容绘制器
        MyRenderer myRenderer = new MyRenderer();
        //为GLSurfaceView设置绘制器
        glView.setRenderer(myRenderer);
        setContentView(glView);
      }

     

    }

    GL10提供的glDrawArrays(int  mode , int  first , int  count)方法,该方法第一个参数指定绘制的模式,可指定为如下两个值:

    GL10.GL_TRIANGLES:绘制三角形。

    GL10.GL_TRIANGLES_STRIP:用多个三角形来绘制多边形。

    注:OpenGL  ES剔除了OpenGL中的四边形(GL_QUADS)、多边形(GL_POLYGONS)支持,也就是OpenGL  ES只能绘制三角形组成3D图形。

    当调用glDrawArrays方法时,如果将mode参数指定为GL10.GL_TRIANGLES,就绘制简单的三角形;如果将mode参数指定为GL10.GL_TRIANGLES_STRIP,系统将会沿着给出的顶点数据来绘制三角形。

    当指定了glDrawArrays(int  mode , int  first , int  count)方法的第一个参数为GL10.GL_TRIANLE_STRIP时,系统总会从first个顶点开始,每3个顶点绘制一个三角形。例如调用如下代码:gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 0 , 4),这意味着将会绘制两个三角形,分别有0、1、2三个顶点组成的三角形,1、2、3三个顶点组成的三角形。

    实际上3D图形中每个顶点的坐标值不需要由程序员计算、给出;顶点的排列顺序也无须由程序员排列。

    借助于3D  MAX、Maya等三位建模工具,当我们把一个Object的模型建立出来之后,这个Object的所有顶点坐标值及顶点的排列顺序都可以导出来。OpenGL甚至可以直接导入这些三维建模工具所建立的模型。

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