Android多媒體之GL-ES戰記第二集--謎團立方

時間 2019-11-06

原文原文鏈接

上集回顧

旁白：上集說到，爲了獲取黑龍寶藏，勇者集結，共闖黑龍洞穴
通過一路艱辛，終於過了第四副本，前面還有什麼困難等待着他們?一塊兒收看java

第五副本：`龍之圖陣`

1.第一關卡：`畫一個矩形`

NPC：隱藏任務,解謎：GLES20.GL_TRIANGLE_STRIP繪製方式
發現逆時針畫的點貌似連的方式有點問題，貌似是先繪製2->3->4,在繪製1->2->3
由於2->3->4的三角形被1->2->3的等三角形遮住了,後來居上是編程的共識git

static float sCoo[] = {   //以逆時針順序
        -0.5f, 0.5f, 0.0f, // 左上
        -0.5f, -0.5f, 0.0f, // 左下
        0.5f, -0.5f, 0.0f, // 右下
        0.5f, 0.5f, 0.0f, //右上
};

float colors[] = new float[]{
        1f, 1f, 0.0f, 1.0f,//黃
        0.05882353f, 0.09411765f, 0.9372549f, 1.0f,//藍
        0.19607843f, 1.0f, 0.02745098f, 1.0f,//綠
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,//紫色
};

---->[Rectangle#draw]---------
//繪製三角形
GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
複製代碼

怎麼能讓1->2->3和2->3->4不會重疊?--點調下順序就好了
1->2->4->3github

static float sCoo[] = {   //以逆時針順序
        -0.5f, 0.5f, 0.0f, // 1.
        -0.5f, -0.5f, 0.0f, // 2.
        0.5f, 0.5f, 0.0f, //4.
        0.5f, -0.5f, 0.0f, // 3.
};
複製代碼

2.第二關卡：`畫五邊形`

先按照p1->p2->p3->p4->p5的順序，看有什麼效果
意料以內，先把p1->p2->p3->p4四點畫完，再畫第五點編程

怎麼調點呢?恩...好吧，哥要開始吹牛了
我這麼隨便一想,在知足正方形的條件下，動一下p5點，就好了,而後讓p5上漂數組

static float sCoo[] = {   //以逆時針順序
        -0.5f, 0.5f, 0.0f, // p1
        0.0f, 0.8f, 0.0f, //p5
        -0.5f, -0.5f, 0.0f, // p2
        0.5f, 0.5f, 0.0f, //p4
        0.5f, -0.5f, 0.0f, // p3
};
複製代碼

再多邊形也能夠用三角形拼出來，不過感受有點麻煩
解密：GL_TRIANGLE_STRIP：相鄰三個頂點繪製一個三角形bash

3.第三關卡：索引五邊形--`glDrawElements`

我就想來着，應該有控制三角形頂點的東西,否則調起來很麻煩微信

3.1.緩衝的簡單封裝

緩衝頂點數據的套路基本一致，封個方法在GLUtils裏吧,
暫時float(4字節)和short(2字節),其餘的遇到再說ide

/**
 * float數組緩衝數據
 * @param vertexs 頂點
 * @return 獲取浮點形緩衝數據
 */
public static FloatBuffer getFloatBuffer(float[] vertexs) {
    FloatBuffer buffer;
    ///每一個浮點數:座標個數* 4字節
    ByteBuffer qbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertexs.length * 4);
    //使用本機硬件設備的字節順序
    qbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
    // 從字節緩衝區建立浮點緩衝區
    buffer = qbb.asFloatBuffer();
    // 將座標添加到FloatBuffer
    buffer.put(vertexs);
    //設置緩衝區以讀取第一個座標
    buffer.position(0);
    return buffer;
}

/**
 * short數組緩衝數據
 * @param vertexs short 數組
 * @return 獲取short緩衝數據
 */
public static ShortBuffer getShortBuffer(short[] vertexs) {
    ShortBuffer buffer;
    ByteBuffer qbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertexs.length * 2);
    qbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
    buffer = qbb.asShortBuffer();
    buffer.put(vertexs);
    buffer.position(0);
    return buffer;
}
複製代碼

3.2：本身控制三角形的造成

我們從0開始數數，怎麼控制點，看圖你應該能知道post

static float sCoo[] = {   //以逆時針順序
        -0.5f, 0.5f, 0.0f, // p0
        -0.5f, -0.5f, 0.0f, // p1
        0.5f, -0.5f, 0.0f, // p2
        0.5f, 0.5f, 0.0f, //p3
        0.0f, 0.8f, 0.0f, //p4
};

//索引數組
private short[] idx = {
        0, 4, 3,
        1, 3, 0,
        1, 2, 3
};

//索引緩衝
idxBuffer = GLUtils.getShortBuffer(idx);

//繪製
GLES20.glDrawElements(GLES20.GL_TRIANGLES, idx.length,
GLES20.GL_UNSIGNED_SHORT, idxBuffer);
複製代碼

4.第四關卡：六邊形

先轉六邊形應該沒有什麼大問題了測試

static float sCoo[] = {   //以逆時針順序
        -0.5f, 0.5f, 0.0f, // p0
        -1.0f, 0.0f, 0.0f, // p1
        -0.5f, -0.5f, 0.0f, // p2
        0.5f, -0.5f, 0.0f, //p3
        1.0f, 0.0f, 0.0f, //p4
        0.5f, 0.5f, 0.0f, //p5
};

//索引數組
private short[] idx = {
        0, 1, 5,
        1, 5, 2,
        2, 5, 4,
        2, 3, 4
};
複製代碼

第六副本：`龍之空間`

到這來，我們幾乎都是在平面，先轉要變立體了
守關boss要發大招了，勇士們，hold住

1.第一關卡：沿着y軸旋轉起來

關於變換第一集講了一些，忘了的能夠回去看看
下面是轉一圈的效果，感受少了一半

//圍繞y軸旋轉
Matrix.setRotateM(mOpMatrix, 0, currDeg, 0, 1, 0);
複製代碼

我讓她一邊移動一邊旋轉,好像能夠看出一點東西
不過是轉起來了，等到轉講視野的時候再詳細論述吧

Matrix.setRotateM(mOpMatrix, 0, currDeg, 0, 1, 0);
Matrix.translateM(mOpMatrix, 0, currDeg/360.f, 0,0);
複製代碼

1.第二關卡：空間面

貌似一直z軸咱們都是0,動一下唄,紙上和ps上仍是各有優勢的
紙上畫起來有感受(但偏差很大)，ps裏複用強，先看p0,p1,p2,p3面
先從p0點(-0.5,0.5,0.5)入手,而後根據對稱關係，或目測肯定其餘點，

//點位數組
static float sCoo[] = {
        -0.5f, 0.5f, 0.5f,//p0
        -0.5f, -0.5f, 0.5f,//p1
        -0.5f, -0.5f, -0.5f,//p2
        -0.5f, 0.5f, -0.5f,//p3
        }
        
//索引數組
private short[] idx = {
        0, 1, 3,
        1, 2, 3,
        }
        
float colors[] = new float[]{
        1f, 1f, 0.0f, 1.0f,//黃
        0.05882353f, 0.09411765f, 0.9372549f, 1.0f,//藍
        0.19607843f, 1.0f, 0.02745098f, 1.0f,//綠
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,//紫色
        }
複製代碼

2.第二關卡：第二面

一面完成了，第二面p四、p五、p六、p7就好辦了，能夠看出來p0,p1和p4,p5是同樣的
索引稍微畫畫也能看出規律，顏色再來那四個，就不貼了
能夠看出和咱們畫的有點出入，貌似是視口的問題，但不影響圖形自己

static float sCoo[] = {
        -0.5f, 0.5f, 0.5f,//p0
        -0.5f, -0.5f, 0.5f,//p1
        -0.5f, -0.5f, -0.5f,//p2
        -0.5f, 0.5f, -0.5f,//p3
        
        -0.5f, 0.5f, 0.5f,//p4
        -0.5f, -0.5f, 0.5f,//p5
        0.5f, -0.5f, 0.5f,//p6
        0.5f, 0.5f, 0.5f,//p7

//索引數組
private short[] idx = {
        0, 1, 3,
        1, 2, 3,
        
        0+4, 1+4, 3+4,
        1+4, 2+4, 3+4,
複製代碼

3.第三關卡：其餘面

爲了方便表述，我給每一個面取了名字，分別是：A、B、C、D、E、F

static float sCoo[] = {
        //A面
        -0.5f, 0.5f, 0.5f,//p0
        -0.5f, -0.5f, 0.5f,//p1
        -0.5f, -0.5f, -0.5f,//p2
        -0.5f, 0.5f, -0.5f,//p3
        //B面
        -0.5f, 0.5f, 0.5f,//p4
        -0.5f, -0.5f, 0.5f,//p5
        0.5f, -0.5f, 0.5f,//p6
        0.5f, 0.5f, 0.5f,//p7
        //C面
        0.5f, 0.5f, 0.5f,//p8
        0.5f, -0.5f, 0.5f,//p9
        0.5f, -0.5f, -0.5f,//p10
        0.5f, 0.5f, -0.5f,//p11
        //D面
        -0.5f, 0.5f, 0.5f,//p12
        0.5f, 0.5f, 0.5f,//p13
        0.5f, 0.5f, -0.5f,//p14
        -0.5f, 0.5f, -0.5f,//p15
        //E面
        -0.5f, -0.5f, 0.5f,//p16
        0.5f, -0.5f, 0.5f,//p17
        0.5f, -0.5f, -0.5f,//p18
        -0.5f, -0.5f, -0.5f,//p19
        //F面
        -0.5f, 0.5f, -0.5f,//p20
        -0.5f, -0.5f, -0.5f,//p21
        0.5f, -0.5f, -0.5f,//p22
        0.5f, 0.5f, -0.5f,//p23
};

//索引數組
private short[] idx = {
        0, 1, 3,//A
        1, 2, 3,
        0 + 4, 1 + 4, 3 + 4,//B
        1 + 4, 2 + 4, 3 + 4,
        0 + 4 * 2, 1 + 4 * 2, 3 + 4 * 2,//C
        1 + 4 * 2, 2 + 4 * 2, 3 + 4 * 2,
        0 + 4 * 3, 1 + 4 * 3, 3 + 4 * 3,//D
        1 + 4 * 3, 2 + 4 * 3, 3 + 4 * 3,
        0 + 4 * 4, 1 + 4 * 4, 3 + 4 * 4,//E
        1 + 4 * 4, 2 + 4 * 4, 3 + 4 * 4,
        0 + 4 * 5, 1 + 4 * 5, 3 + 4 * 5,//F
        1 + 4 * 5, 2 + 4 * 5, 3 + 4 * 5,
};

float colors[] = new float[]{
        //A
        1f, 1f, 0.0f, 1.0f,//黃
        0.05882353f, 0.09411765f, 0.9372549f, 1.0f,//藍
        0.19607843f, 1.0f, 0.02745098f, 1.0f,//綠
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,//紫色
        //B
        1f, 1f, 0.0f, 1.0f,//黃
        0.05882353f, 0.09411765f, 0.9372549f, 1.0f,//藍
        0.19607843f, 1.0f, 0.02745098f, 1.0f,//綠
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,//紫色
        //C
        1f, 1f, 0.0f, 1.0f,//黃
        0.05882353f, 0.09411765f, 0.9372549f, 1.0f,//藍
        0.19607843f, 1.0f, 0.02745098f, 1.0f,//綠
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,//紫色
        //D
        1f, 1f, 0.0f, 1.0f,//黃
        0.05882353f, 0.09411765f, 0.9372549f, 1.0f,//藍
        0.19607843f, 1.0f, 0.02745098f, 1.0f,//綠
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,//紫色
        //E
        1f, 1f, 0.0f, 1.0f,//黃
        0.05882353f, 0.09411765f, 0.9372549f, 1.0f,//藍
        0.19607843f, 1.0f, 0.02745098f, 1.0f,//綠
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,//紫色
        //F
        1f, 1f, 0.0f, 1.0f,//黃
        0.05882353f, 0.09411765f, 0.9372549f, 1.0f,//藍
        0.19607843f, 1.0f, 0.02745098f, 1.0f,//綠
        1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,//紫色
};
複製代碼

第七副本：`龍之逆鱗`

第六副本中的立方體並不怎麼讓人滿意，視角不怎麼好，
這一副本就來再看看相機和投影以及矩陣

1.第一關卡：調整相機

一開始眼睛在(0, 0, -3),看下圖你就知道爲何畫的時候面有問題了
由於相機在後面，並且很正，因此看着就很正...

// 設置相機位置(視圖矩陣)
Matrix.setLookAtM(mViewMatrix, 0,
        0, 0, -3,
        0f, 0f, 0f,
        0f, 1.0f, 0.0f);
複製代碼

如今調到後上方(2,2,-5)

// 設置相機位置(視圖矩陣)
 Matrix.setLookAtM(mViewMatrix, 0,
         2f, 2f, -5.0f,
         0f, 0f, 0f,
         0f, 1.0f, 0.0f);
複製代碼

2.第二關卡：旋轉試圖，按紙上的視口繪製

//初始化變換矩陣
Matrix.setRotateM(mOpMatrix, 0, 130, 0, 1, 0);
複製代碼

而後再來看繪製的流程，就和紙上的一致了，因此視口很重要

第八副本：`龍之盛裝 LEVEL1`

顏色多沒勁，我們來貼圖,經歷了這麼多，回頭看看，感慨良多這個副本將簡單認識貼圖，之後還會有高級的龍之盛裝

1.第一關卡：三角形貼圖

百度了一個小時，愣是沒有把貼圖整明白，敘述的邏輯性欠佳，都是貼個代碼完事，
貼個完整的還好，但都是一段一段的代碼...
如今我來捋一遍,最簡單的三角形貼圖的流程，先把視野移到(0,0，-3) 否則確定變形

1.1:片元代碼`rect_texture.frag`

precision mediump float;
varying vec2 aCoordinate;//貼圖座標系
uniform sampler2D vTexture;//貼圖

void main() {
  gl_FragColor=texture2D(vTexture,aCoordinate);
}
複製代碼

1.2：頂點代碼:`rect_texture.vert`

attribute vec3 vPosition;//頂點座標
uniform mat4 uMVPMatrix; //總變換矩陣

attribute vec2 vCoordinate;//貼圖頂點座標
varying vec2 aCoordinate;//貼圖頂點座標--片元變量

void main() {
  gl_Position = uMVPMatrix*vec4(vPosition,1);
  aCoordinate=vCoordinate;
}
複製代碼

1.3:貼圖三角形:`TextureRectangle`

就是把顏色句柄換成了貼圖句柄再繪製的時候接受一個貼圖的id,GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);
GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, texId);兩行代碼貼圖
其他的基本一致，下面最重要的是這個貼圖id如何獲取

/**
 * 做者：張風捷特烈<br/>
 * 時間：2019/1/9 0009:20:09<br/>
 * 郵箱：1981462002@qq.com<br/>
 * 說明：貼圖測試
 */
public class TextureRectangle {
    private static final String TAG = "Triangle";
    private Context mContext;
    private int mProgram;//OpenGL ES 程序
    private int mPositionHandle;//位置句柄
    private int mColorHandle;//顏色句柄
    private int muMVPMatrixHandle;//頂點變換矩陣句柄
    private FloatBuffer vertexBuffer;//頂點緩衝
    private final int vertexStride = COORDS_PER_VERTEX * 4; // 3*4=12
    static final int COORDS_PER_VERTEX = 3;//數組中每一個頂點的座標數
    static final int c = 1;//數組中每一個頂點的座標數
    static float sCoo[] = {   //以逆時針順序
            -c, c, 0.0f, // p0
            -c, -c, 0.0f, // p1
            c, -c, 0.0f, // p2
    };

    private final float[] textureCoo = {
            0.0f,0.0f,
            0.0f,1.0f,
            1.0f,0.0f,
    };

    static final int TEXTURE_PER_VERTEX = 2;//數組中每一個頂點的座標數
    private final int vertexTextureStride = TEXTURE_PER_VERTEX * 4; // 4*4=16

    private ShortBuffer idxBuffer;
    //索引數組
    private short[] idx = {
            1, 2, 3,
    };
    private FloatBuffer mTextureCooBuffer;

    public TextureRectangle(Context context) {
        mContext = context;
        //初始化頂點字節緩衝區
        bufferData();//緩衝頂點數據
        initProgram();//初始化OpenGL ES 程序
    }

    /**
     * 緩衝數據
     */
    private void bufferData() {
        vertexBuffer = GLUtil.getFloatBuffer(sCoo);
        mTextureCooBuffer = GLUtil.getFloatBuffer(textureCoo);
        idxBuffer = GLUtil.getShortBuffer(idx);
    }

    /**
     * 初始化OpenGL ES 程序
     */
    private void initProgram() {
        ////頂點着色
        int vertexShader = GLUtil.loadShaderAssets(mContext,
                GLES20.GL_VERTEX_SHADER, "rect_texture.vert");
        //片元着色
        int fragmentShader = GLUtil.loadShaderAssets(mContext,
                GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, "rect_texture.frag");

        mProgram = GLES20.glCreateProgram();//建立空的OpenGL ES 程序
        GLES20.glAttachShader(mProgram, vertexShader);//加入頂點着色器
        GLES20.glAttachShader(mProgram, fragmentShader);//加入片元着色器
        GLES20.glLinkProgram(mProgram);//建立可執行的OpenGL ES項目

        //獲取頂點着色器的vPosition成員的句柄
        mPositionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vPosition");
        //獲取片元着色器的vColor成員的句柄
        mColorHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vCoordinate");
        //獲取程序中總變換矩陣uMVPMatrix成員的句柄
        muMVPMatrixHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "uMVPMatrix");
    }

    public void draw(float[] mvpMatrix, int texId ) {
        // 將程序添加到OpenGL ES環境中
        GLES20.glUseProgram(mProgram);
        //啓用三角形頂點的句柄
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(mPositionHandle);
        //啓用三角形頂點顏色的句柄
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(mColorHandle);

        //頂點矩陣變換
        GLES20.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle, 1, false, mvpMatrix, 0);

        //準備三角頂點座標數據
        GLES20.glVertexAttribPointer(
                mPositionHandle,//int indx, 索引
                COORDS_PER_VERTEX,//int size,大小
                GLES20.GL_FLOAT,//int type,類型
                false,//boolean normalized,//是否標準化
                vertexStride,// int stride,//跨度
                vertexBuffer);// java.nio.Buffer ptr//緩衝

        //準備三角頂點顏色數據
        GLES20.glVertexAttribPointer(
                mColorHandle,
                TEXTURE_PER_VERTEX,
                GLES20.GL_FLOAT,
                false,
                vertexTextureStride,
                mTextureCooBuffer);
        //綁定紋理
        GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);
        GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, texId);

        //繪製
        GLES20.glDrawElements(GLES20.GL_TRIANGLES, idx.length, GLES20.GL_UNSIGNED_SHORT, idxBuffer);
        //禁用頂點數組:
        //禁用index指定的通用頂點屬性數組。
        // 默認狀況下，禁用全部客戶端功能，包括全部通用頂點屬性數組。
        // 若是啓用，將訪問通用頂點屬性數組中的值，
        // 並在調用頂點數組命令（如glDrawArrays或glDrawElements）時用於呈現
        GLES20.glDisableVertexAttribArray(mPositionHandle);
    }
}
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1.4:加載紋理

我在GLUtil中封裝了兩個方法

/**
 * 資源id 加載紋理
 * @param ctx 上下文
 * @param resId 資源id
 * @return 紋理id
 */
public static int loadTexture(Context ctx, int resId) {
    Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(ctx.getResources(), resId);
    return loadTexture(ctx, bitmap);
}
/**
 * bitmap 加載紋理
 * @param ctx 上下文
 * @param bitmap bitmap
 * @return 紋理id
 */
public static int loadTexture(Context ctx, Bitmap bitmap) {
    //生成紋理ID
    int[] textures = new int[1];
    //(產生的紋理id的數量,紋理id的數組,偏移量)
    GLES20.glGenTextures(1, textures, 0);
    int textureId = textures[0];
    GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureId);
    GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_NEAREST);
    GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_LINEAR);
    GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE);
    GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE);
    //實際加載紋理(紋理類型,紋理的層次,紋理圖像,紋理邊框尺寸)
    GLUtils.texImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, bitmap, 0);
    bitmap.recycle();          //紋理加載成功後釋放圖片
    return textureId;
}
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1.5:使用紋理`GLRenderer.java`

private int textureId;
---->[GLRenderer#onSurfaceCreated]------
textureId = GLUtil.loadTexture(mContext, R.mipmap.mian_a);//初始化紋理

---->[GLRenderer#onDrawFrame]------
mTextureRectangle.draw(mMVPMatrix,textureId);//繪製時使用紋理
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2.第二關卡：矩形紋理

這是一道送分題，沒別的，座標改改就好了

static float sCoo[] = {   //以逆時針順序
         -c, c, 0.0f, // p0
         -c, -c, 0.0f, // p1
         c, -c, 0.0f, // p2
         c, c, 0.0f, //p3
 };
 
 private final float[] textureCoo = {
        0.0f,0.0f,
        0.0f,1.0f,
        1.0f,0.0f,
        1.0f,1.0f,
};

//索引數組
private short[] idx = {
        1, 2, 3,
        0, 1, 3,
};
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