Android 3D绘图开发简介
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。
该接口实现以下三个方法。
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。
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:
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。
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:
import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.ByteOrder; import java.nio.IntBuffer; import javax.microedition.khronos.opengles.GL10; class MyCube { private IntBuffer vertexBuffer; private IntBuffer colorBuffer; private ByteBuffer indexBuffer; public MyCube() { int one = 65536; int vertex[] = { -one, -one, -one, one, -one, -one, one, one, -one, -one, one, -one, -one, -one, one, one, -one, one, one, one, one, -one, one, one }; int colors[] = { 0, 0, 0, one, one, 0, 0, one, one, one, 0, one, 0, one, 0, one, 0, 0, one, one, one, 0, one, one, one, one, one, one, 0, one, one, one }; byte index[] = { 0, 4, 5, 0, 5, 1, 1, 5, 6, 1, 6, 2, 2, 6, 7, 2, 7, 3, 3, 7, 4, 3, 4, 0, 4, 7, 6, 4, 6, 5, 3, 0, 1, 3, 1, 2 }; ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertex.length * 4); vbb.order(ByteOrder.nativeOrder()); vertexBuffer = vbb.asIntBuffer(); vertexBuffer.put(vertex); vertexBuffer.position(0); ByteBuffer cbb = ByteBuffer.allocateDirect(colors.length); cbb.order(ByteOrder.nativeOrder()); colorBuffer = cbb.asIntBuffer(); colorBuffer.put(colors); colorBuffer.position(0); indexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(index.length); indexBuffer.put(index); indexBuffer.position(0); } public void draw(GL10 gl) { gl.glFrontFace(GL10.GL_CW); gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FIXED, 0, vertexBuffer); gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FIXED, 0, colorBuffer); gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, 36, GL10.GL_UNSIGNED_BYTE, indexBuffer); } }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:
package introduction.android.openglDemo; import android.app.Activity; import android.opengl.GLSurfaceView; import android.os.Bundle; public class OpenGLDemoActivity extends Activity { private GLSurfaceView myGLSurfaceView; /** * Called when the activity is first created. */ @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); myGLSurfaceView = new GLSurfaceView(this); myGLSurfaceView.setRenderer(new CubeRenderer()); setContentView(myGLSurfaceView); } @Override protected void onResume() { super.onResume(); myGLSurfaceView.onResume(); } @Override protected void onPause() { super.onPause(); myGLSurfaceView.onPause(); } }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:package introduction.android.openglDemo; import android.opengl.GLSurfaceView; import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig; import javax.microedition.khronos.opengles.GL10; class CubeRenderer implements GLSurfaceView.Renderer { private MyCube myCube; private float roate; public CubeRenderer() { myCube = new MyCube(); } public void onDrawFrame(GL10 gl) { //填充屏幕 gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT) //设置模型视景矩阵为当前操作矩阵 gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW); //将坐标原点移动到屏幕中心 gl.glLoadIdentity(); //移动坐标系 gl.glTranslatef(0, 0, -3.0f); //在Y轴方向旋转坐标系 gl.glRotatef(roate, 0, 1, 0); //在X轴方向旋转坐标系 gl.glRotatef(roate * 0.25f, 1, 0, 0); //开启顶点坐标 gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY); //开启颜色 gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY); //绘制图形 myCube.draw(gl); roate += 1.0f; } public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) { gl.glViewport(0, 0, width, height); float ratio = (float) width / height; gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); gl.glLoadIdentity(); gl.glFrustumf(-ratio, ratio, -1, 1, 1, 10); } public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { gl.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE); gl.glClearColor(0.5F, 0.5F, 0.5F, 1.0F); } }
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