橘子味的心

    • 二十五岁时我们都一样愚蠢、多愁善感，喜欢故弄玄虚，可如果不那样的话，五十岁时也就不会如此明智。

    标题：10.7 Android 3D绘图简介

    3D图像的绘制使用的是 OpenGL ES，所以我们先介绍 OpenGL ES。

    OpenGL 是一组跨平台的 3D 图像处理 API，OpenGL ES 是 OpenGL 的嵌入式版本，Android 系统从 Android 1.0 开始支持 OpenGL ES 1.0 和 1.1，自 Android 2.2（API Level 8）开始，Android 框架开始支持 OpenGL 2.0 API。

    在这里仅介绍其使用方法。详细资料可以查询 Android SDK 的相关文档。

    使用 OpenGL ES API 绘制 3D 图像有两个基础的相关类，一个是 GLSurfaceView 类，另一个是 GLSurfaceView.Renderer 接口。

    1）GLSurfaceView 类

    GLSurfaceView 类是 SurfaceView 的子类，使用内嵌的 Surface 进行 OpenGL 绘图渲染。GLSurfaceView 提供以下功能：
    • 管理 Surface，Surface 是一块内存，可以被加载到 View 视图中。
    • 管理一个 EGL 显示，能够使用 OpenGL 把内容渲染到 Surface 上。
    • 接受用户自定义渲染器用于实际渲染。
    • 使渲染器在单独的线程中运行，与更新 UI 的线程相分离。
    • 支持按需渲染（on-demand rendering）和连续渲染（continuous rendering）。
    • 提供一些可选工具，如 OpenGL 调用的跟踪调试和错误检查等。

    2）GLSurfaceView.Renderer 接口

    GLSurfaceView.Renderer 接口定义了使用 OpenGL 绘图时所需的方法。该接口通过 GLSurfaceView.setRenderer() 与 GLSurfaceView 关联在一起。

    该接口实现以下三个方法。
    • onSurfaceCreated()：当创建 GLSurfaceView 对象后，该方法被系统调用一次。通常在该方法中设置 OpenGL 环境的相关参数，初始化 OpenGL 图形对象等。
    • onDrawFrame()：GLSurfaceView 对象每一次重绘时系统都会调用该方法。该方法应该执行具体的绘图工作。
    • onSurfaceChanged()：当 GLSurfaceView 对象的几何外形改变时，包括 GLSurfaceView 的尺寸发生改变、设备屏幕的方向发生改变等情况，该方法被系统调用。

    实例 OpenGLDemo 演示了在 Activity 中使用 GLSurfaceView 和 GLSurfaceView.Renderer 合作绘制三维图形的过程。

    该实例绘制了一个不断旋转的立方体，运行效果如图 1 所示。

    实例OpenGLDemo的运行效果
    图 1  实例OpenGLDemo的运行效果

    该立方体为 MyCube 类的对象。MyCube.java 的代码如下： 
    1. import java.nio.ByteBuffer;
    2. import java.nio.ByteOrder;
    3. import java.nio.IntBuffer;
    4.  
    5. import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;
    6.  
    7. class MyCube {
    8.  
    9.     private IntBuffer vertexBuffer;
    10.     private IntBuffer colorBuffer;
    11.     private ByteBuffer indexBuffer;
    12.  
    13.     public MyCube() {
    14.         int one = 65536;
    15.         int vertex[] = {
    16.                 -one, -one, -one, one, -one, -one,
    17.                 one, one, -one,
    18.                 -one, one, -one,
    19.                 -one, -one, one,
    20.                 one, -one, one,
    21.                 one, one, one,
    22.                 -one, one, one
    23.         };
    24.         int colors[] = {
    25.                 0, 0, 0, one,
    26.                 one, 0, 0, one,
    27.                 one, one, 0, one,
    28.                 0, one, 0, one,
    29.                 0, 0, one, one,
    30.                 one, 0, one, one,
    31.                 one, one, one, one,
    32.                 0, one, one, one
    33.         };
    34.         byte index[] = {
    35.                 0, 4, 5, 0, 5, 1,
    36.                 1, 5, 6, 1, 6, 2,
    37.                 2, 6, 7, 2, 7, 3,
    38.                 3, 7, 4, 3, 4, 0,
    39.                 4, 7, 6, 4, 6, 5,
    40.                 3, 0, 1, 3, 1, 2
    41.         };
    42.  
    43.         ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertex.length * 4);
    44.         vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
    45.         vertexBuffer = vbb.asIntBuffer();
    46.         vertexBuffer.put(vertex);
    47.         vertexBuffer.position(0);
    48.  
    49.         ByteBuffer cbb = ByteBuffer.allocateDirect(colors.length);
    50.         cbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
    51.         colorBuffer = cbb.asIntBuffer();
    52.         colorBuffer.put(colors);
    53.         colorBuffer.position(0);
    54.  
    55.         indexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(index.length);
    56.         indexBuffer.put(index);
    57.         indexBuffer.position(0);
    58.     }
    59.  
    60.     public void draw(GL10 gl) {
    61.         gl.glFrontFace(GL10.GL_CW);
    62.         gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FIXED, 0, vertexBuffer);
    63.         gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FIXED, 0, colorBuffer);
    64.         gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, 36, GL10.GL_UNSIGNED_BYTE, indexBuffer);
    65.     }
    66. }
    该立方体被显示在 GLSurfaceView 对象中，由 GLSurfaceView.Renderer 接口绘制。GLSurfaceView 在主 Activity 的 onCreate() 方法中被创建，相关代码如下： 
    1. package introduction.android.openglDemo;
    2.  
    3. import android.app.Activity;
    4. import android.opengl.GLSurfaceView;
    5. import android.os.Bundle;
    6.  
    7. public class OpenGLDemoActivity extends Activity {
    8.     private GLSurfaceView myGLSurfaceView;
    9.  
    10.     /**
    11.      * Called when the activity is first created.
    12.      */
    13.     @Override
    14.     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    15.         super.onCreate(savedInstanceState);
    16.         myGLSurfaceView = new GLSurfaceView(this);
    17.         myGLSurfaceView.setRenderer(new CubeRenderer());
    18.         setContentView(myGLSurfaceView);
    19.     }
    20.  
    21.     @Override
    22.     protected void onResume() {
    23.         super.onResume();
    24.         myGLSurfaceView.onResume();
    25.     }
    26.  
    27.     @Override
    28.     protected void onPause() {
    29.         super.onPause();
    30.         myGLSurfaceView.onPause();
    31.     }
    32. }
    其中：

    myGLSurfaceView.setRenderer(new CubeRenderer());

    指定了 GLSurfaceView 的渲染器为 CubeRenderer，由该渲染器控制图像绘制过程。渲染器被定义在 CubeRenderer.java 中，具体代码如下： 
    1. package introduction.android.openglDemo;
    2.  
    3. import android.opengl.GLSurfaceView;
    4.  
    5. import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
    6. import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;
    7.  
    8. class CubeRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
    9.     private MyCube myCube;
    10.     private float roate;
    11.  
    12.     public CubeRenderer() {
    13.         myCube = new MyCube();
    14.     }
    15.  
    16.     public void onDrawFrame(GL10 gl) {
    17.         //填充屏幕
    18.         gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
    19.         //设置模型视景矩阵为当前操作矩阵
    20.         gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
    21.         //将坐标原点移动到屏幕中心
    22.         gl.glLoadIdentity();
    23.         //移动坐标系
    24.         gl.glTranslatef(0, 0, -3.0f);
    25.         //在Y轴方向旋转坐标系
    26.         gl.glRotatef(roate, 0, 1, 0);
    27.         //在X轴方向旋转坐标系
    28.         gl.glRotatef(roate * 0.25f, 1, 0, 0);
    29.         //开启顶点坐标
    30.         gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
    31.         //开启颜色
    32.         gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
    33.         //绘制图形
    34.         myCube.draw(gl);
    35.         roate += 1.0f;
    36.     }
    37.  
    38.     public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
    39.         gl.glViewport(0, 0, width, height);
    40.         float ratio = (float) width / height;
    41.         gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
    42.         gl.glLoadIdentity();
    43.         gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10);
    44.     }
    45.  
    46.     public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
    47.         gl.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE);
    48.         gl.glClearColor(0.5F, 0.5F, 0.5F, 1.0F);
    49.     }
    50. }

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