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一、三维投影
OpenGL，定义了跨语言跨平台的图形程序接口，对于Android开发者来说，OpenGL就是用来绘制三维图形的技术手段。当然OpenGL并不仅限于展示静止的三维图形，也能用来播放运动着的三维动画。
只要具备了绘图场所，绘画载体，绘图工具就可以进行绘画创作，对于OpenGL的三维绘图来说，同样具备三种要素，分别是GLSurfaceView，GLSurfaceView.Rnender，和GL10，这样就能实现绘画功能
同样要对于Android自定义控件 分为以下四个步骤
1：声明自定义控件的构造方法 可以在此获取并初始化控件属性
2：重写onMeasure方法 可在此测量控件的宽度和高度
3：重写onLayout方法 可在此挪动控件的位置
4：重写onDraw方法 可在此绘制空间的形状 颜色 文字以及图案等等
GL10编码的三类常见方法如下
1：颜色的取值范围 从0-1
2：三维坐标系 有x y z三个坐标
3：坐标矩阵变换 分为以下三步
设置绘图区域
调整镜头参数
挪动观测方位
实现三维图形效果如下
可以在下拉框中自行选择缩放比率以及旋转角度
代码如下
Java类
package com.example.threed; import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity; import android.opengl.GLES30; import android.opengl.GLSurfaceView; import android.opengl.Matrix; import android.os.Bundle; import android.view.View; import android.widget.AdapterView; import android.widget.ArrayAdapter; import android.widget.Spinner; import com.example.threed.util.EsVertexUtil; import com.example.threed.util.GlUtil; import java.nio.FloatBuffer; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig; import javax.microedition.khronos.opengles.GL10; public class EsMatrixActivity extends AppCompatActivity { private final static String TAG = "EsMatrixActivity"; private GLSurfaceView glsv_content; // 声明一个图形库表面视图对象 private int mType; // 形状的类型 private int mDivide = 20; // 将经纬度等分的面数 private float mRadius = 4; // 球半径 private int mAngle = 60; // 旋转角度 private int mProgramId; // 声明glsl小程序的编号 private float[] mProjectionMatrix = new float[16]; // 声明投影矩阵 private float[] mModelMatrix = new float[16]; // 声明模型矩阵 private float[] mMVPMatrix = new float[16]; // 声明结果矩阵 @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_es_matrix); initVertexList(); // 初始化立方体的顶点列表 initShapeSpinner(); // 初始化形状下拉框 glsv_content = findViewById(R.id.glsv_content); // 声明使用OpenGL ES的版本号为3.0。使用ES30方法之前务必指定版本号 glsv_content.setEGLContextClientVersion(3); // 给OpenGL的表面视图注册三维图形的渲染器 glsv_content.setRenderer(new MatrixRenderer()); // 设置渲染模式。默认的RENDERMODE_CONTINUOUSLY表示持续刷新，RENDERMODE_WHEN_DIRTY表示只有首次创建和调用requestRender方法时才会刷新 glsv_content.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY); //glsv_content.requestRender(); // 主动请求渲染操作 } private List<FloatBuffer> mVertexList = new ArrayList<>(); // 顶点列表 // 以下定义了立方体六个面的顶点坐标数组（每个坐标点都由三个浮点数组成） private static float[] vertexsFront = {0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f}; private static float[] vertexsBack = {0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f}; private static float[] vertexsTop = {0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f}; private static float[] vertexsBottom = {0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f}; private static float[] vertexsLeft = {-0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f}; private static float[] vertexsRight = {0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f}; // 初始化立方体的顶点列表 private void initVertexList() { mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsFront)); mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsBack)); mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsTop)); mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsBottom)); mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsLeft)); mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsRight)); } // 初始化形状下拉框 private void initShapeSpinner() { ArrayAdapter<String> shapeAdapter = new ArrayAdapter<>(this, R.layout.item_select, shapeArray); Spinner sp_shape = findViewById(R.id.sp_shape); sp_shape.setPrompt("请选择三维物体形状"); sp_shape.setAdapter(shapeAdapter); sp_shape.setOnItemSelectedListener(new ShapeSelectedListener()); sp_shape.setSelection(0); } private String[] shapeArray = { "静止立方体", "静止球体", "旋转立方体", "旋转球体" }; class ShapeSelectedListener implements AdapterView.OnItemSelectedListener { public void onItemSelected(AdapterView<?> arg0, View arg1, int arg2, long arg3) { mType = arg2; mVertexList.clear(); if (mType == 0 || mType == 2) { initVertexList(); // 初始化立方体的顶点列表 } else if (mType == 1 || mType == 3) { // 获取球体的顶点列表 mVertexList = EsVertexUtil.getBallVertexs(mDivide, mRadius); } if (mType == 2 || mType == 3) { glsv_content.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY); // 设置渲染模式 } else { glsv_content.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY); // 设置渲染模式 glsv_content.requestRender(); // 主动请求渲染操作 } } public void onNothingSelected(AdapterView<?> arg0) {} } public class MatrixRenderer implements GLSurfaceView.Renderer { @Override public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { GLES30.glClearColor(1f, 1f, 1f, 1f); //设置背景颜色 // 初始化着色器 mProgramId = GlUtil.initShaderProgram(EsMatrixActivity.this, "matrix_vertex.glsl", "matrix_fragment.glsl"); } @Override public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) { GLES30.glViewport(0, 0, width, height); // 设置输出屏幕大小 float aspectRatio = width>height ? 1.0f*width/height : 1.0f*height/width; Matrix.setIdentityM(mProjectionMatrix, 0); // 初始化投影矩阵 // 计算矩阵的正交投影 Matrix.orthoM(mProjectionMatrix, 0, -1f, 1f, -aspectRatio, aspectRatio, -1f, 1f); } @Override public void onDrawFrame(GL10 gl) { // 清除屏幕和深度缓存 GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GLES30.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); Matrix.setIdentityM(mModelMatrix, 0); // 初始化模型矩阵 Matrix.rotateM(mModelMatrix, 0, mAngle,1f, 1f, 0.5f); // 旋转模型矩阵 // 把投影矩阵和模型矩阵相乘，得到最终的变换矩阵 Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mProjectionMatrix, 0, mModelMatrix, 0); // 获取顶点着色器的unMatrix位置 int matrixLoc = GLES30.glGetUniformLocation(mProgramId, "unMatrix"); // 输入变换矩阵信息 GLES30.glUniformMatrix4fv(matrixLoc, 1, false, mMVPMatrix, 0); mAngle++; GLES30.glLineWidth(3); // 指定线宽 if (mType == 0 || mType == 2) { drawCube(); // 绘制立方体 } else if (mType == 1 || mType == 3) { drawBall(); // 绘制球体 } } } // 绘制立方体 private void drawCube() { // 获取顶点着色器的vPosition位置 int positionLoc = GLES30.glGetAttribLocation(mProgramId, "vPosition"); GLES30.glEnableVertexAttribArray(positionLoc); // 启用顶点属性数组 for (FloatBuffer buffer : mVertexList) { // 指定顶点属性数组的信息 GLES30.glVertexAttribPointer(positionLoc, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, buffer); // 绘制物体的轮廓线条 GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_LOOP, 0, EsVertexUtil.getCubePointCount()); } GLES30.glDisableVertexAttribArray(positionLoc); // 禁用顶点属性数组 } // 绘制球体 private void drawBall() { // 获取顶点着色器的vPosition位置 int positionLoc = GLES30.glGetAttribLocation(mProgramId, "vPosition"); GLES30.glEnableVertexAttribArray(positionLoc); // 启用顶点属性数组 // 每次画两条相邻的纬度线 for (int i = 0; i <= mDivide && i < mVertexList.size(); i++) { // 指定顶点属性数组的信息 GLES30.glVertexAttribPointer(positionLoc, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, mVertexList.get(i)); // 绘制物体的轮廓线条 GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_STRIP, 0, mDivide * 2 + 2); } GLES30.glDisableVertexAttribArray(positionLoc); // 禁用顶点属性数组 } @Override protected void onPause() { super.onPause(); glsv_content.onPause(); // 暂停绘制三维图形 } @Override protected void onResume() { super.onResume(); glsv_content.onResume(); // 恢复绘制三维图形 } }
XML文件
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:orientation="vertical" > <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal" > <TextView android:layout_width="0dp" android:layout_height="wrap_content" android:layout_weight="1" android:gravity="right" android:text="三维物体形状：" android:textColor="@color/black" android:textSize="17sp" /> <Spinner android:id="@+id/sp_shape" android:layout_width="0dp" android:layout_height="wrap_content" android:layout_weight="1" android:spinnerMode="dialog" /> </LinearLayout> <!-- 注意这里要使用控件的全路径android.opengl.GLSurfaceView --> <android.opengl.GLSurfaceView android:id="@+id/glsv_content" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="400dp" /> </LinearLayout>
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