Android OpenGL ES 2.0绘图:绘制纹理

纹理，在OpenGL中，可以理解为加载到显卡显存中的图片。

Android设备在 2.2开始支持OpenGL ES2.0，从前都是ES1.0 和 ES1.1的版本。

简单来说，OpenGL ES是为了嵌入设备进行功能剪裁后的OpenGL版本。ES2.0是和1.x版本不兼容的，区别和兼容性参见android官方文档。

首先，android使用openGL提供了特殊的view作为基础叫做GLSurfaceView。我们的view需要继承GLSurfaceView。

java代码

public class MyGLSurfaceView extends GLSurfaceView { 
 
　　public MyGLSurfaceView(Context context) { 
　　super(context); 
　　setFocusableInTouchMode(true); 
　　// Tell the surface view we want to create an OpenGL ES 2.0-compatible 
　　// context, and set an OpenGL ES 2.0-compatible renderer. 
　　this.setEGLContextClientVersion(2); 
　　this.setRenderer(new MyRenderer()); 
　　} 
　　} 

并没有什么特别之处，android view的渲染操作需要实现一个render接口，GLSurfaceView的渲染接口为android.opengl.GLSurfaceView.Renderer。我们需要实现接口的方法。

java代码

public class MyRenderer implements Renderer { 
 
　　public void onDrawFrame(GL10 gl) {} 
　　public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {} 
　　public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {} 
　　} 

接口实现3个方法，对应绘制，绘制区域变化，区域创建。需要说明的是参数GL10 gl是OpenGL ES1.x版本的对象。这里我们不会使用到。还有一点就是，onDrawFrame方法的调用是有系统调用的，不需要手动调用。系统会以一定的频率不断的回调。

接下来我们进入ES2.0的使用，上代码先：

java代码

public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { 
 
　　GLES20.glEnable(GLES20.GL_TEXTURE_2D); 
　　// Active the texture unit 0 
　　GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0); 
　　loadVertex(); 
　　initShader(); 
　　loadTexture(); 
　　} 

1、启用2D纹理

绘制区域创建的时候，我们设置了启用2D的纹理，并且激活了纹理单元unit0。什么意思呢，说起来话长，以后慢慢说。简单说一下，记住OpenGL 是基于状态的，就是很多状态的设置和切换，这里启用GL_TEXTURE_2D就是一个状态的开启，表明OpenGL可以使用2D纹理。

什么是激活纹理单元?这个和硬件有点关系，OpenGL要显卡会划分存储纹理的存储区域不止一个区域。这里是使用区域 unit 0，多重纹理绘制可以开启多个，这个以后说。接下来，调用了三个函数，载入顶点，初始化着色器，载入纹理。

2、加载顶点

OpenGL绘制图形是根据顶点以后链接起来的。为什么要这样，其实这样很强大是一种设计吧。顶点可以暂时简单理解为含有位置信息的坐标点。

java代码

private void loadVertex() { 
 
　　// float size = 4 
　　this.vertex = ByteBuffer.allocateDirect(quadVertex.length * 4) 
　　.order(ByteOrder.nativeOrder()) 
　　.asFloatBuffer(); 
　　this.vertex.put(quadVertex).position(0); 
　　// short size = 2 
　　this.index = ByteBuffer.allocateDirect(quadIndex.length * 2) 
　　.order(ByteOrder.nativeOrder()) 
　　.asShortBuffer(); 
　　this.index.put(quadIndex).position(0); 
　　} 
　　private FloatBuffer vertex; 
　　private ShortBuffer index; 
　　private float[] quadVertex = new float[] { 
　　-0.5f, 0.5f, 0.0f, // Position 0 
　　0, 1.0f, // TexCoord 0 
　　-0.5f, -0.5f, 0.0f, // Position 1 
　　0, 0, // TexCoord 1 
　　0.5f , -0.5f, 0.0f, // Position 2 
　　1.0f, 0, // TexCoord 2 
　　0.5f, 0.5f, 0.0f, // Position 3 
　　1.0f, 1.0f, // TexCoord 3 
　　}; 
　　private short[] quadIndex = new short[] { 
　　(short)(0), // Position 0 
　　(short)(1), // Position 1 
　　(short)(2), // Position 2 
　　(short)(2), // Position 2 
　　(short)(3), // Position 3 
　　(short)(0), // Position 0 
　　}; 

 FloatBuffer，ShortBuffer是封装了本地数据结构的封装对象。是 的，这个2个对象里面的数据不被java虚拟机管理，相当于C语言的存储方式。quadVertex的数据就是一个矩形的坐标，和纹理坐标。一两句话很难 解释清楚，这里涉及到openGL的几个经典的坐标系，下次说。概括的说，openGL的坐标是单位化的，都是0.0-1.0的浮点型，屏幕的中心点是 (0,0)。而纹理的坐标左下角是(0,0)。 这里的quadVertex是在屏幕中大概花了一个矩形贴了一个图片， position0 是左上点，以后左下，右下，右上的顺序，纹理坐标同理。

quadIndx是这刚才的这些顶点索引排列。这里一个矩形也就4个顶点，每个顶点3个位置坐标，2个纹理坐标。也就是说一个顶点有5个float数据。至于为什么顶点为什么这么排列下次说，是2个三角形合成了一个矩形，几句话很难解释清楚。

所以说，这段代码就是把矩形的位置和纹理坐标，存储到本地数据，准备后面使用而已。

3、初始化着色器

这个着色器就是ES2.0的特色，又叫可编程着色器，也是区别于ES1.x的本质。这里只做简单的介绍。可编程着色器是一种脚本，语法类似C语言，脚本分为顶点着色器和片段着色器，分别对应了openGL不同的渲染流程。

顶点着色器：

java代码

uniform mat4 u_MVPMatrix; 
 
　　attribute vec4 a_position; 
　　attribute vec2 a_texCoord; 
　　varying vec2 v_texCoord; 
　　void main() 
　　{ 
　　gl_Position = a_position; 
　　v_texCoord = a_texCoord; 
　　} 

片段着色器：

java代码

precision lowp float; 
 
　　varying vec2 v_texCoord; 
　　uniform sampler2D u_samplerTexture; 
　　void main() 
　　{ 
　　gl_FragColor = texture2D(u_samplerTexture, v_texCoord); 
　　} 

这里记住一句话，顶点着色器，会在顶点上执行;片段着色器会在像素点上执行。刚才的矩形就有4个顶点，每个顶点都会应用这个脚本。也就是说，顶点是位置相关信息，片段是色彩纹理相关信息。

这个2段脚本都是文本，需要编译，链接，等等一些操作才能被ES2.0所使用。过程就像C语言的编译运行过程。openGL 提供了相关函数去做这些事情。

java代码

private void initShader() { 
 
　　String vertexSource = Tools.readFromAssets("VertexShader.glsl"); 
　　String fragmentSource = Tools.readFromAssets("FragmentShader.glsl"); 
　　// Load the shaders and get a linked program 
　　program = GLHelper.loadProgram(vertexSource, fragmentSource); 
　　// Get the attribute locations 
　　attribPosition = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_position"); 
　　attribTexCoord = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_texCoord"); 
　　uniformTexture = GLES20.glGetUniformLocation(program, 
"u_samplerTexture"); 
　　GLES20.glUseProgram(program); 
　　GLES20.glEnableVertexAttribArray(attribPosition); 
　　GLES20.glEnableVertexAttribArray(attribTexCoord); 
　　// Set the sampler to texture unit 0 
　　GLES20.glUniform1i(uniformTexture, 0); 
　　} 

可以看到，顶点和片段一起构成一个program，它可以被openGL所使用，是一个 编译好的脚本程序，存储在显存。 GLES20.glGetAttribLocation 和 GLES20.glGetUniformLocation 这句话是神马作用呢。简单说就是，java程序和着色器脚本数据通信的。把就像参数的传递一样，这样脚本就能根据外界的参数变化，实时的改变openGL 流水线渲染的处理流程。

封装的加载着色器的辅助方法：

java代码

public static int loadProgram(String vertexSource, String 
fragmentSource) { 
 
　　// Load the vertex shaders 
　　int vertexShader = GLHelper.loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, 
vertexSource); 
　　// Load the fragment shaders 
　　int fragmentShader = GLHelper.loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, 
fragmentSource); 
　　// Create the program object 
　　int program = GLES20.glCreateProgram(); 
　　if (program == 0) { 
　　throw new RuntimeException("Error create program."); 
　　} 
　　GLES20.glAttachShader(program, vertexShader); 
　　GLES20.glAttachShader(program, fragmentShader); 
　　// Link the program 
　　GLES20.glLinkProgram(program); 
　　int[] linked = new int[1]; 
　　// Check the link status 
　　GLES20.glGetProgramiv(program, GLES20.GL_LINK_STATUS, linked, 0); 
　　if (linked[0] == 0) { 
　　GLES20.glDeleteProgram(program); 
　　throw new RuntimeException("Error linking program: " + 
GLES20.glGetProgramInfoLog(program)); 
　　} 
　　// Free up no longer needed shader resources 
　　GLES20.glDeleteShader(vertexShader); 
　　GLES20.glDeleteShader(fragmentShader); 
　　return program; 
　　} 

java代码

public static int loadShader(int shaderType, String source) { 
 
　　// Create the shader object 
　　int shader = GLES20.glCreateShader(shaderType); 
　　if (shader == 0) { 
　　throw new RuntimeException("Error create shader."); 
　　} 
　　int[] compiled = new int[1]; 
　　// Load the shader source 
　　GLES20.glShaderSource(shader, source); 
　　// Compile the shader 
　　GLES20.glCompileShader(shader); 
　　// Check the compile status 
　　GLES20.glGetShaderiv(shader, GLES20.GL_COMPILE_STATUS, compiled, 0); 
　　if (compiled[0] == 0) { 
　　GLES20.glDeleteShader(shader); 
　　throw new RuntimeException("Error compile shader: " + 
GLES20.glGetShaderInfoLog(shader)); 
　　} 
　　return shader; 
　　} 

为什么openGL的很多操作目标都是int类型的?因为openGL只会在显存生成或绑定地址，返回id，以后用id相当于句柄去改变它的内部状态。

4、加载纹理

就是把图片的数据上传到显存，以后再使用它。请注意纹理图片的长和宽***是2的N次方，不然不一定能绘制出来。

java代码

static int[] loadTexture(String path) { 
 
　　int[] textureId = new int[1]; 
　　// Generate a texture object 
　　GLES20.glGenTextures(1, textureId, 0); 
　　int[] result = null; 
　　if (textureId[0] != 0) { 
　　InputStream is = Tools.readFromAsserts(path); 
　　Bitmap bitmap; 
　　try { 
　　bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is); 
　　} finally { 
　　try { 
　　is.close(); 
　　} catch (IOException e) { 
　　throw new RuntimeException("Error loading Bitmap."); 
　　} 
　　} 
　　result = new int[3]; 
　　result[TEXTURE_ID] = textureId[0]; // TEXTURE_ID 
　　result[TEXTURE_WIDTH] = bitmap.getWidth(); // TEXTURE_WIDTH 
　　result[TEXTURE_HEIGHT] = bitmap.getHeight(); // TEXTURE_HEIGHT 
　　// Bind to the texture in OpenGL 
　　GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureId[0]); 
　　// Set filtering 
　　GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, 
GLES20.GL_LINEAR); 
　　GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, 
GLES20.GL_NEAREST); 
　　GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, 
GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE); 
　　GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, 
GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE); 
　　// Load the bitmap into the bound texture. 
　　GLUtils.texImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, bitmap, 0); 
　　// Recycle the bitmap, since its data has been loaded into OpenGL. 
　　bitmap.recycle(); 
　　} else { 
　　throw new RuntimeException("Error loading texture."); 
　　} 
　　return result; 
　　} 

这里使用了android的工具类吧bitmap直接转换成openGL纹理需要的格式了。过程是，先生成一个纹理的id在显卡上的，以后根据id上传纹理数据，以后保存这个id就

可以操作这个纹理了。至于纹理的一些过滤特性设置，将来再说。

现在貌似就剩下绘制了，准备好了顶点信息，顶点对应的纹理坐标。初始化了着色器，上传了纹理图片。接下来就已把他们合起来绘制了。

java代码

public void onDrawFrame(GL10 gl) { 
 
　　// clear screen to black 
　　GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); 
　　GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT); 
　　GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureId); 
　　vertex.position(0); 
　　// load the position 
　　// 3(x , y , z) 
　　// (2 + 3 )* 4 (float size) = 20 
　　GLES20.glVertexAttribPointer(attribPosition, 
　　3, GLES20.GL_FLOAT, 
　　false, 20, vertex); 
　　vertex.position(3); 
　　// load the texture coordinate 
　　GLES20.glVertexAttribPointer(attribTexCoord, 
　　2, GLES20.GL_FLOAT, 
　　false, 20, vertex); 
　　GLES20.glDrawElements(GLES20.GL_TRIANGLES, 6, GLES20.GL_UNSIGNED_SHORT, 
index); 
　　} 

为了保持了代码的简单，OpenGL的基于状态体现，bind这个函数无处不在，这里 bindTexture就是通知openGL使用那个id的纹理图片。接下来的操作就是针对bind的图片的。绘制就需要让openGL知道绘制神马。所 以这里需要用到vertex这个本地数据容器，里面装在的是顶点和纹理坐标信息。GLES20.glVertexAttribPointer就是把顶点数据，按照openGL喜欢的格式上传到显卡存储。draw方法的调用，是在前面应 用了纹理id的情况下，所以绘制纹理坐标的时候，会使用上传的纹理图片。

每次都需要把数据上传到OpenGL，毕竟显存和内存不是同一个地方，OpenGL采用了CS模式。当然使用VBO等技术可以把数据缓存在显存，以提高运行性能。

原文链接：http://www.eyeandroid.com/thread-16422-1-4.html