Android 中OpenGL的使用

android为openGL ES支持提供了GLSurfaceView组件， 这个组件用于显示3D图形。GLSufaceView本身并不提供绘制3D图形的功能，而是由GLSurfaceView.Renderer来完成了SurfaceView中3D图形的绘制。
归纳起来，在android中使用openGl ES需要三个步骤：

1，创建GLSurfaceView组件，使用activity来显示GlSufaceView组件
2. 为GLSufaceView组件创建GLSufaceView.Renderer实例，实现GLSurfaceView.Renderer类时需要实现接口里的三个方法。
    （1） abstract void onDrawFrame(GL10 gl): Renderer对象调用该方法绘制GLSurfaceView的当前帧。
    （2）abstract void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height):当GLSurfaceView的大小改变时回调该方法。
    （3）abstract void onSufaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config):当GLSurfaceView被创建时回调该方法。
3.调用GLSurfaceView组件的setRender（）方法指定Renderer对象。该Renderer对象完成GLSurfaceView里3D图形的绘制。


从上面的介绍不难看出，实际上绘制3D图像的难点不是如何使用GLSurface组件，而是如何实现Renderer类。是想Renderer类时需要三个方法。这三个方法都有一个GL10形参，他就代表了GLOpen ES的“绘制画笔”， 读者可以把它想象成Swing 2D绘图中的Graphics，也就是想象成android2D绘图中的Canvas组件-当我们希望Renderer绘制3D图像时，实际上是调用GL10的方法来进行绘制的。
  当SurfaceView被创建时，系统会回调Rnderer对象的onSurfaceCreated()方法，该方法可以对OpenGL ES执行一些无须任何改变的初始化，例如如下代码：

  @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);
	}

Gl10就是OpenGL ES的绘图接口，虽然这里看到的是一个GL10，但实际上它也是GL11的实例，读者可通过(gl instandeof GL11)判断他是否为GL11接口的实例。
上面的方法中用到了一些初始化方法，关于这些方法的说明如下：
（1）glDisable（int cap） : 该方法用于禁用OpenGL ES某个方面的特性。 该方法中第一行代码用于关闭抗抖动，这样可以提高性能。
（2）glHint(int target, int mode):该方法用于对OpenGL ES某方面进行校正。
（3）clearColor（float red, float green, float alpha）:该方法设置OpenGl ES"清屏"所用的颜色，四个参数分别设置红、绿、蓝、透明值：0为最小值，1为最大值。例如gl.glClearColor(0, 0, 0, 0);就是用黑色“清屏”。
（4） glShadeModel（int mode）: 该方法用于设置OpenGl ES的阴影模式。此处设置为平滑模式。
  （5） glEnable（int cap）： 该方法与glDisable（int cap）方法相对， 用于启用OpenGL ES某些特性。此处用于启动OpenGL ES的深度测试。所谓深度测试。就是让OpenGL ES负责跟踪每个物体在Z轴的深度，这样就可避免后面的物体遮挡前面的物体。


当SurfaceView组件的大小发生改变时，系统会回调Renderer对象的onSurfaceChanged()方法， 因此该方法通常用于初始化3D场景，例如如下初始化代码：

@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);
		//将当前矩阵模式设置为投影矩阵
		gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
		//初始化单位矩阵
		gl.glLoadIdentity();
		//计算透视视窗的高度、高度比
		float ratio = (float)width / height;
		//调用此方法设置透视窗视窗的空间大小
		gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 0, 1, 10);
	}

上面的方法中用到了GL10的一些初始化方法，关于这些方法的说明如下。
（1） glViewport(int x, int y, int width, int height): 设置3D视窗的位置与大小，其中前两个参数指定该视窗的位置，后面两个参数指定该视窗的宽、高。
（2） glMatrixMode(int mode): 设置视窗的矩阵模型，通常可接受GL10.GL_PROJECTION、 GL10.GL_MODELVIEW两个常量值。
当调用gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);代码后，指定将屏幕设为透视图（要想看到逼真的三维物体，这是必要的）， 这意味着越远的东西看起来越小；当调用gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);代码后，即将当前矩阵模式设为模型视图矩阵，这意味着任何新的变换都会影响该矩阵的所有物体。
  （3）glLoaddentity（）：相当于reset()方法，用于初始化单位矩阵。
  （4）glFrustumfglFrustumf(float left, float right, float bottom, float top, float zNear, float zFar)： 用于设置透视投影的空间大小，前面两个参数用于设置X轴上的最小坐标值、最大坐标值，中间的两个参数用于设置Y轴的最小坐标值、最大坐标值； 后面两个参数用于设置Z轴上所能绘制的场景的深度的最小值、最大值。
例如我们调用如下代码：

gl.glFrustumf(-0.8f, 0.8f, -1f, 1f, 1f, 10f);

这意味着如果有一个二维矩形，它的四个顶点的坐标分别为：（-0.8， 1）、 （0.8，1）、（0.8， -1）、（-0.8， -1），这个矩形将会占满整个视窗。

提示：前面已经指出：三维坐标系统与二维坐标系统并不相同，二维坐标系统上的坐标值通常就直接使用系统的像素数量；但三维坐标系统的坐标值则取决于glFrustumf()方法的设置，当我们调用gl.glFrustumf(-0.8f, 0.8f, -1f, 1f, 1f, 10f);方法时，意味着该三维坐标系统的最左边的坐标值为-0.8，最右边的坐标值为0.8；Y轴最上面的坐标值为1.0，最下面的坐标值为-1.0

GlSurfaceView上的所有3D图形都是由Renderer的onDrawFrame(GL10 gl)方法绘制出来的，重写该方法时就要把所有的3D图形都绘制出来，该方法通常如下形式开始：

gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
...

接下来在onDrawFrame方法中就可以调用GL10的方法开始绘制了。

绘制平面上的多边形
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坐标值，point依然是一个一维数组，也就是该数组将会包含3N个数值，每三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glColorPoint(int size, int type, int stride, Buffer pointer)方法设置顶点的颜色数据。 point依然是一维数组，每四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，该方法第一个参数用于指定绘制图形的类型，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。