4. 矩阵计算相关api
Matrix.multiplyMM(float[] result, int resultOffset, float[] lhs, int lhsOffset, float[] rhs, int rhsOffset)
参数 : 三组, 一个矩阵带着一个起始位置.
作用 : 计算投影变换矩阵, 将 前两个矩阵计算结果存入第三个矩阵;
5. 源码
package shuliang.han.rotatetriangle; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.ByteOrder; import java.nio.FloatBuffer; import android.opengl.GLES20; import android.opengl.Matrix; public class Triangle { public static float[] mProjMatrix = new float[16]; //4 * 4 投影矩阵 public static float[] mVMatrix = new float[16]; //摄影机位置朝向参数矩阵 public static float[] mMVPMatrix; //最后起作用的总变换矩阵 int mProgram; //自定义渲染管线着色程序id /* * 下面的三个变量是顶点着色器中定义的三个变量 * 其中的总变换矩阵属性 是 一致变量 * 顶点位置 和 颜色属性 是 属性变量 */ int muMVPMatrixHandle; //总变换矩阵的引用 int maPositionHandle; //顶点位置属性引用 int maColorHandle; //顶点颜色属性引用 String mVertexShader; //顶点着色器脚本代码 String mFragmentShader; //片元着色器脚本代码 /* * 这个变换矩阵 在设置变换 , 位移 , 旋转的时候 将参数设置到这个矩阵中去 */ static float[] mMMatrix = new float[16]; //具体物体的3D变换矩阵, 包括旋转, 平移, 缩放 /* * 这两个缓冲获得方法 * ①创建ByteBuffer, 创建时赋予大小 设置顺序 * ②将ByteBuffer 转为FloatBuffer * ③给FloatBuffer设置值, 设置起始位置 */ FloatBuffer mVertexBuffer; //顶点坐标数据缓冲 FloatBuffer mColorBuffer; //顶点着色数据缓冲 int vCount = 0; //顶点数量 float xAngle = 0; //绕x轴旋转角度 /** * 构造方法 * @param mv GLSurfaceView子类对象, 显示3D画面的载体 */ public Triangle(MyTDView mv){ initVertexData(); initShader(mv); } /** * 初始化顶点数据 * * 该方法制定顶点坐标和颜色数据, 并将数据输入到缓冲区 * * 创建一个ByteBuffer缓冲区, 然后将ByteBuffer缓冲区转为FloatBuffer缓冲区 * a. 创建float数组, 将对应的顶点(颜色)数据放到数组中去; * b. 创建ByteBuffer对象, 根据之前创建的float数组的字节大小创建这个ByteBuffer对象,使用allocateDirect(int)分配大小 * c. 设置ByteBuffer对象的顺序, 调用order(ByteOrder.nativeOrder),设置为本地操作系统顺序 * d. 将ByteBuffer对象转为FloatBuffer对象, 调用asFloatBuffer()方法; * e. 给FloatBuffer对象设置数组, 将开始创建的float数组设置给FloatBuffer对象; * f. 设置FloatBuffer对象缓冲区的起始位置为0 */ public void initVertexData() { //设置定点数为3 vCount = 3; //计算三角形顶点的单位 final float UNIT_SIZE = 0.2f; /* * 这个float数组9个浮点数, 每3个为一个顶点的坐标 */ float vertices[] = new float[]{ -4 * UNIT_SIZE, 0 , 0, //x轴左边的坐标 0, -4 * UNIT_SIZE, 0, //y轴坐标 4 * UNIT_SIZE, 0, 0 //x轴右边的坐标 }; /* * 创建一个ByteBuffer对象, 这个对象中缓冲区大小为vertices数组大小的4倍 * 因为每个float占4个字节, 创建的缓冲区大小正好将vertices装进去 */ ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length * 4); //设置字节顺序为本地操作系统顺序 vbb.order(ByteOrder.nativeOrder()); //将该缓冲区转换为浮点型缓冲区 mVertexBuffer = vbb.asFloatBuffer(); //将顶点的位置数据写入到顶点缓冲区数组中 mVertexBuffer.put(vertices); //设置缓冲区的起始位置为0 mVertexBuffer.position(0); /* * 顶点颜色数组 * 每四个浮点值代表一种颜色 */ float colors[] = new float[]{ 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0 }; ByteBuffer cbb = ByteBuffer.allocateDirect(colors.length * 4);//创建ByteBuffer cbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序 mColorBuffer = cbb.asFloatBuffer();//将字节缓冲转为浮点缓冲 mColorBuffer.put(colors); mColorBuffer.position(0); } /** * 初始化着色器 * * 流程 : * ① 从资源中获取顶点 和 片元着色器脚本 * ② 根据获取的顶点 片元着色器脚本创建着色程序 * ③ 从着色程序中获取顶点位置引用 , 顶点颜色引用, 总变换矩阵引用 * * @param mv MyTDView对象, 是GLSurfaceView对象 */ public void initShader(MyTDView mv){ /* * mVertextShader是顶点着色器脚本代码 * 调用工具类方法获取着色器脚本代码, 着色器脚本代码放在assets目录中 * 传入的两个参数是 脚本名称 和 应用的资源 * 应用资源Resources就是res目录下的那写文件 */ mVertexShader = ShaderUtil.loadFromAssetsFile("vertex.sh", mv.getResources()); mFragmentShader = ShaderUtil.loadFromAssetsFile("frag.sh", mv.getResources()); /* * 创建着色器程序, 传入顶点着色器脚本 和 片元着色器脚本 注意顺序不要错 */ mProgram = ShaderUtil.createProgram(mVertexShader, mFragmentShader); /* * 从着色程序中获取 属性变量 顶点坐标(颜色)数据的引用 * 其中的"aPosition"是顶点着色器中的顶点位置信息 * 其中的"aColor"是顶点着色器的颜色信息 */ maPositionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aPosition"); maColorHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "aColor"); /* * 从着色程序中获取一致变量 总变换矩阵 * uMVPMatrix 是顶点着色器中定义的一致变量 */ muMVPMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uMVPMatrix"); } /** * 绘制三角形方法 * * 绘制流程 : * ① 指定着色程序 * ② 设置变换矩阵 * ③ 将顶点位置 颜色 数据传进渲染管线 * ④ 启动顶点位置 颜色 数据 * ⑤ 执行绘制 */ public void drawSelf(){ //根据着色程序id 指定要使用的着色器 GLES20.glUseProgram(mProgram); /* * 设置旋转变化矩阵 * 参数介绍 : ① 3D变换矩阵 ② 矩阵数组的起始索引 ③旋转的角度 ④⑤⑥ */ Matrix.setRotateM(mMMatrix, 0, 0, 0, 1, 0); /* * 设置沿z轴正方向位移 * 参数介绍 : ① 变换矩阵 ② 矩阵索引开始位置 ③④⑤设置位移方向z轴 */ Matrix.translateM(mMMatrix, 0, 0, 0, 1); /* * 设置绕x轴旋转 * 参数介绍 : ① 变换矩阵 ② 索引开始位置 ③ 旋转角度 ④⑤⑥ 设置绕哪个轴旋转 */ Matrix.rotateM(mMMatrix, 0, xAngle, 1, 0, 0); /* * 应用投影和视口变换 */ GLES20.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle, 1, false, Triangle.getFianlMatrix(mMMatrix), 0); /* * 将顶点位置数据传送进渲染管线, 为画笔指定定点的位置数据 */ GLES20.glVertexAttribPointer( maPositionHandle, //顶点位置数据引用 3, //每3个数字代表一个坐标 GLES20.GL_FLOAT, //坐标的单位是浮点型 false, 3 * 4, //每组数据有多少个字节 mVertexBuffer //缓冲区 ); /* * 将顶点颜色数据传送进渲染管线, 为画笔指定定点的颜色数据 */ GLES20.glVertexAttribPointer( maColorHandle, 4, GLES20.GL_FLOAT, false, 4 * 4, mColorBuffer ); //启用顶点位置数据 GLES20.glEnableVertexAttribArray(maPositionHandle); //启用顶点颜色数据 GLES20.glEnableVertexAttribArray(maColorHandle); //执行绘制 GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, vCount); } /** * 计算最终投影的矩阵 * @param spec * @return */ public static float[] getFianlMatrix(float[] spec){ mMVPMatrix = new float[16]; /* * 计算矩阵变换投影 * * 参数介绍 : * ① 总变换矩阵 ② 总变换矩阵起始索引 * ③ 摄像机位置朝向矩阵 ④ 摄像机朝向矩阵起始索引 * ⑤ 投影变换矩阵 ⑥ 投影变换矩阵起始索引 */ Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mVMatrix, 0, spec, 0); Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mProjMatrix, 0, mMVPMatrix, 0); return mMVPMatrix; } } 四. GLSurfaceView相关api GLSurfaceView主要是创建渲染器, 实现其中的三个方法 onSurfaceCreated(), onSurfaceChanged(), onDrawFrame(); 1. 相关api (1) 设置OpenGL版本 GLSurfaceView.setEGLContextClientVersion(int version) 作用 : 设置OPenGL的版本号, version 是 2 , 就是设置OpenGLES2.0; (2) 设置背景颜色 GLES20.glClearColor(0, 0, 0, 1.0f); (3) 设置视口大小 GLES20.glViewport(int x, int y, int width, int height) (4) 设置透视矩阵 Matrix.frustumM(float[] m, int offset, float left, float right, float bottom, float top, float near, float far) 参数 : m 投影矩阵; offset 投影矩阵起始位置; 剩下的参数为 左 右 下 上 近视点 远视点; 左 右 的值是宽高比, 左边为负数, 右边为正数; (5) 设置摄像机参数 Matrix.setLookAtM(float[] rm, int rmOffset, float eyeX, float eyeY, float eyeZ, float centerX, float centerY, float centerZ, float upX, float upY, float upZ) 参数 : rm 摄像机参数矩阵; rmOffset 摄像机参数矩阵起始位置; 剩下的三个一组, 分别是 摄像机位置 摄像机朝向摄像机上方朝向 ; (6) 清除深度缓冲与颜色缓冲 GLES20.glClear(GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT); 2. 源码 package shuliang.han.rotatetriangle; import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig; import javax.microedition.khronos.opengles.GL10; import android.content.Context; import android.opengl.GLES20; import android.opengl.GLSurfaceView; import android.opengl.Matrix; public class MyTDView extends GLSurfaceView { private final float ANGLE_SPAN = 0.375f; //三角形每次旋转的角度 private RotateThread mRotateThread; //该线程用来改变图形角度 private SceneRenderer mSceneRender; //渲染器 public MyTDView(Context context) { super(context); //设置OpenGLES版本为2.0 this.setEGLContextClientVersion(2); //设置渲染器 渲染模式 mSceneRender = new SceneRenderer(); this.setRenderer(mSceneRender); this.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY); } /** * 渲染器 * 实现了下面三个方法 : * 界面创建 : * 界面改变 : * 界面绘制 : * @author HanShuliang * */ private class SceneRenderer implements Renderer{ Triangle triangle; @Override public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { //设置屏幕背景色 GLES20.glClearColor(0, 0, 0, 1.0f); //创建三角形对象 triangle = new Triangle(MyTDView.this); //打开深度检测 GLES20.glEnable(GLES20.GL_DEPTH_TEST); mRotateThread = new RotateThread(); mRotateThread.start(); } @Override public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) { //设置视窗大小及位置 GLES20.glViewport(0, 0, width, height); //计算GLSurfaceView的宽高比 float ratio = (float)width/height; /* * 产生透视矩阵 * 参数介绍 : * ① 4 * 4 投影矩阵 * ② 投影矩阵的起始位置 * 后面的四个参数分别是 左 右 下 上 的距离 * 最后两个参数是 近视点 和 远视点 距离 */ Matrix.frustumM(Triangle.mProjMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 1, 10); /* * 设置摄像机参数矩阵 * 参数介绍 : * 前两个参数是摄像机参数矩阵 和 矩阵数组的起始位置 * 后面三个一组是三个空间坐标 先后依次是 摄像机的位置 看的方向 摄像机上方朝向 */ Matrix.setLookAtM(Triangle.mVMatrix, 0, 0f,0f,3f, 0f,0f,0f, 0f,1.0f,0.0f); } @Override public void onDrawFrame(GL10 gl) { //清除深度缓冲与颜色缓冲 GLES20.glClear(GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT); //绘制三角形 triangle.drawSelf(); } } /** * 这个线程是用来改变三角形角度用的 */ public class RotateThread extends Thread{ public boolean flag = true; @Override public void run() { while(flag){ mSceneRender.triangle.xAngle = mSceneRender.triangle.xAngle + ANGLE_SPAN; try { Thread.sleep(20); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } } }
五 MainActivity相关
1. 相关api
(1) 设置界面为竖屏
setRequestedOrientation(ActivityInfo.SCREEN_ORIENTATION_PORTRAIT);
(2) 界面获取焦点
View.requestFocus()
(3) 设置可获取焦点
View.setFocusableInTouchMode(boolean focusableInTouchMode)
作用 : 在触摸的时候获取焦点
2. 源码
package shuliang.han.rotatetriangle; import android.app.Activity; import android.content.pm.ActivityInfo; import android.os.Bundle; public class MainActivity extends Activity { private MyTDView myTDView; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); //设置界面显示为竖屏 setRequestedOrientation(ActivityInfo.SCREEN_ORIENTATION_PORTRAIT); //创建OpenGL的显示界面 myTDView = new MyTDView(this); myTDView.requestFocus(); myTDView.setFocusableInTouchMode(true); //将OpenGL显示界面设置给Activity setContentView(myTDView); } @Override public void onResume() { super.onResume(); myTDView.onResume(); } @Override public void onPause() { super.onPause(); myTDView.onPause(); } }
六. 着色器脚本
顶点着色器 :
uniform mat4 uMVPMatrix; //总变换矩阵 attribute vec3 aPosition; //顶点位置 attribute vec4 aColor; //顶点颜色 varying vec4 vColor; //用于传递给片元着色器的变量 void main() { gl_Position = uMVPMatrix * vec4(aPosition,1); //根据总变换矩阵计算此次绘制此顶点位置 vColor = aColor;//将接收的颜色传递给片元着色器 } 片元着色器 : precision mediump float; varying vec4 vColor; //接收从顶点着色器过来的参数 void main() { gl_FragColor = vColor;//给此片元颜色值 }
