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一、OpenGL的讲解
OpenGL定义了一个跨语言，跨平台的图形程序接口，对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不仅仅能够展现静止的三维图形，也能用来播放运动着的三维动画，不管是三维图形还是三维动画，都是力求在二维的手机屏幕上展现模拟的真实世界的场景。
对于OpenGL来说，需要具备下述三种绘图要素，分别是：
（1）GLSurfaceView，对应于二维绘图的View
（2）GLSurfaceView.Renderer是三维图形的渲染器，对应于二维绘图的Canvas
（3）GL10是三维图形的画笔，对应于二维绘图的Paint
从Android自定义控件的主要流程得知，自定义一个控件主要有以下四个步骤
1：声明自定义控件的构造方法 可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 可在此绘制控件的形状 颜色 文字以及图案等等
GL10有三类常见方法：
（1）颜色的取值范围
（2）三维坐标系
（3）坐标矩阵变换，这个投影操作主要有三个步骤：
（1）设置绘图区域
（2）调整镜头参数
（3）挪动观测方位
二、三维投影坐标轴实战
实战效果如下 可以在下拉框中旋转三维坐标轴的缩放比例以及旋转角度等 呈现出不同的效果
部分代码如下
Java类
package com.example.threed; import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity; import android.opengl.GLSurfaceView; import android.opengl.GLU; 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.GlUtil; import java.nio.FloatBuffer; import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig; import javax.microedition.khronos.opengles.GL10; public class GlAxisActivity extends AppCompatActivity { private GLSurfaceView glsv_content; // 声明一个图形库表面视图对象 private int mRotateAngle = 0; // 旋转角度 private float mScaleRatio = 1.0f; // 缩放比率 @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_gl_axis); initScaleSpinner(); // 初始化缩放比率下拉框 initRotateSpinner(); // 初始化旋转角度下拉框 glsv_content = findViewById(R.id.glsv_content); // 给OpenGL的表面视图注册三维图形的渲染器 glsv_content.setRenderer(new SceneRender()); // 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 } // 初始化缩放比率下拉框 private void initScaleSpinner() { ArrayAdapter<String> scaleAdapter = new ArrayAdapter<>(this, R.layout.item_select, scaleArray); Spinner sp_scale = findViewById(R.id.sp_scale); sp_scale.setPrompt("请选择缩放比率"); sp_scale.setAdapter(scaleAdapter); sp_scale.setOnItemSelectedListener(new ScaleSelectedListener()); sp_scale.setSelection(3); } private String[] scaleArray = {"0.25", "0.5", "0.75", "1.0", "1.5", "2.0", "3.0"}; class ScaleSelectedListener implements AdapterView.OnItemSelectedListener { public void onItemSelected(AdapterView<?> arg0, View arg1, int arg2, long arg3) { mScaleRatio = Float.parseFloat(scaleArray[arg2]); glsv_content.requestRender(); // 主动请求渲染操作 } public void onNothingSelected(AdapterView<?> arg0) {} } // 初始化旋转角度下拉框 private void initRotateSpinner() { ArrayAdapter<String> rotateAdapter = new ArrayAdapter<>(this, R.layout.item_select, rotateArray); Spinner sp_rotate = findViewById(R.id.sp_rotate); sp_rotate.setPrompt("请选择旋转角度"); sp_rotate.setAdapter(rotateAdapter); sp_rotate.setOnItemSelectedListener(new RotateSelectedListener()); sp_rotate.setSelection(0); } private String[] rotateArray = {"0", "45", "90", "135", "180", "225", "270", "315"}; class RotateSelectedListener implements AdapterView.OnItemSelectedListener { public void onItemSelected(AdapterView<?> arg0, View arg1, int arg2, long arg3) { mRotateAngle = Integer.parseInt(rotateArray[arg2]); glsv_content.requestRender(); // 主动请求渲染操作 } public void onNothingSelected(AdapterView<?> arg0) {} } // 定义一个三维图形的渲染器 private class SceneRender implements GLSurfaceView.Renderer { // 在表面创建时触发 @Override public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { // 设置白色背景。0.0f相当于00，1.0f相当于FF gl.glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f); gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH); // 启用阴影平滑 } // 在表面变更时触发 @Override public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) { gl.glViewport(0, 0, width, height); // 设置输出屏幕大小 // 设置投影矩阵，对应gluPerspective（调整相机）、glFrustumf（透视投影）、glOrthof（正交投影） gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); gl.glLoadIdentity(); // 重置投影矩阵，即去掉所有的平移、缩放、旋转操作 // 设置透视图视窗大小 GLU.gluPerspective(gl, 40, (float) width / height, 0.2f, 20.0f); // 选择模型观察矩阵，对应gluLookAt（人动）、glTranslatef/glScalef/glRotatef（物动） gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW); gl.glLoadIdentity(); // 重置模型矩阵 } // 执行框架绘制动作 @Override public void onDrawFrame(GL10 gl) { // 清除屏幕和深度缓存 gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); gl.glLoadIdentity(); // 重置当前的模型观察矩阵 gl.glColor4f(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f); // 设置画笔颜色 // 设置观测点。eyeXYZ表示眼睛坐标，centerXYZ表示原点坐标，upX=1表示X轴朝上，upY=1表示Y轴朝上，upZ=1表示Z轴朝上 GLU.gluLookAt(gl, 10.0f, 8.0f, 6.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f); gl.glRotatef(mRotateAngle, 0, 0, -1); // 沿着Z轴旋转图形 gl.glScalef(mScaleRatio, mScaleRatio, mScaleRatio); // 沿x、y、z方向缩放若干比例 drawAxis(gl); // 绘制坐标轴 } } private static float[] coordinateArray = { 0f, 2f, 0f, 0f, 0f, 0f, 0f, 0f, 2f, 0f, 0f, 0f, 2f, 0f, 0f}; // 绘制坐标轴 private void drawAxis(GL10 gl) { // 启用顶点开关。GL_VERTEX_ARRAY表示顶点数组，GL_COLOR_ARRAY表示颜色数组 gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY); gl.glLineWidth(3); // 指定线宽 FloatBuffer buffer = GlUtil.getFloatBuffer(coordinateArray); // 将顶点坐标传给 OpenGL 管道 //size: 每个顶点有几个数值描述。必须是2，3 ，4 之一。 //type: 数组中每个顶点的坐标类型。取值：GL_BYTE,GL_SHORT, GL_FIXED, GL_FLOAT。 //stride：数组中每个顶点间的间隔，步长（字节位移）。取值若为0，表示数组是连续的 //pointer：即存储顶点的Buffer gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, buffer); // 用画线的方式将点连接并画出来 //GL_POINTS ————绘制独立的点 //GL_LINE_STRIP————绘制连续的线段，不封闭 //GL_LINE_LOOP————绘制连续的线段，封闭 //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 //GL_TRIANGLE_STRIP————每相邻三个顶点组成一个三角形 //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 //第二个参数first：填0表示从第一个顶点开始 //第三个参数count：每个面画的线段-1。如果count=3表示这个面画两条线段 gl.glDrawArrays(GL10.GL_LINE_STRIP, 0, 3); gl.glDrawArrays(GL10.GL_LINE_STRIP, 2, 3); gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY); // 禁用顶点开关 } }
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:paddingLeft="5dp" android:orientation="horizontal" > <TextView android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="缩放比率" android:textColor="@color/black" android:textSize="17sp" /> <Spinner android:id="@+id/sp_scale" android:layout_width="0dp" android:layout_height="wrap_content" android:layout_weight="1" android:spinnerMode="dialog" /> <TextView android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="旋转角度" android:textColor="@color/black" android:textSize="17sp" /> <Spinner android:id="@+id/sp_rotate" 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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