opengl es3.0游戏开发学习笔记2--绘制地月星系

下面是效果图，是旋转的的照片看不出旋转效果，可以运行源码点击打开链接

我的开发环境是Android studio 2.1.3 自带的模拟器不支持opengl es3.0 只能在真机上调试

各个类

Celestial 类实现的是绘制星星，原理是绘制一个大的球并且在一个打球随机产生亮点，这样在内部看起来就实现天空中星星的效果

Constantl类实现的一个是存放了一些常量

Earth类是绘制一个地球

Moon是绘制一个月亮，和地球的原理是一样的都是绘制球，不过是纹理不同

MatrixState类是个矩阵的帮助类，里面写的一些常用的矩阵变换

MyActive是建立一个活动，并且让屏幕显示MySurfaceView创建的视口

MySurfaceView是创建opengl的视窗口还有触摸事件的响应

ShaderUtil类是个纹理的帮助类，实现纹理的编译和着色器的创建

整体应该是这个样

MatrState来类由于opengl 都是用矩阵去控制的有这个类比较方便，里面还有相机位置和太阳位置的控制

package com.opengl.a7_5_earthmoon;import android.opengl.Matrix;import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.nio.FloatBuffer;
import java.util.Stack;/*** Created by admin on 2016/11/14.*///存储系统存储矩阵的类
public class MatrixState {private  static  float [] mProjMatrix=new float[16];//4*4矩阵投影用private  static  float []  mVMatrix=new float[16];//摄像机位置朝向9参数矩阵private  static  float [] currMatrix;//当前变换矩阵public  static  float[] lightLocationSun=new float[]{0,0,0};//太阳定位光光源的位置public  static FloatBuffer cameraFB;//相机参数的缓冲区public  static  FloatBuffer lightPositionFBSun;public  static Stack<float[]>mStack=new Stack<float[]>();//保护变换矩阵的栈public  static  void setInitStack()//获取不变初始矩阵{currMatrix=new float[16];Matrix.setRotateM(currMatrix,0,0,1,0,0);//这里是把矩阵在x轴上旋转0度}public  static  void  pushMatrix()//获取不变换初始矩阵{mStack.push(currMatrix.clone());//clone功能是复制 把这个矩阵复制后然后存进栈中}public  static  void popMatrix()//恢复变换矩阵{currMatrix=mStack.pop();}public  static  void translate(float x,float y,float z)//设置沿xyz轴移动{Matrix.translateM(currMatrix,0,x,y,z);}public  static  void rotate(float angle,float x,float y,float z)//设置绕xyz轴旋转{Matrix.rotateM(currMatrix,0,angle,x,y,z);}//设置摄像机public static void setCamera(float cx,    //摄像机位置xfloat cy,   //摄像机位置yfloat cz,   //摄像机位置zfloat tx,   //摄像机目标点xfloat ty,   //摄像机目标点yfloat tz,   //摄像机目标点zfloat upx,  //摄像机UP向量X分量float upy,  //摄像机UP向量Y分量float upz   //摄像机UP向量Z分量){Matrix.setLookAtM(mVMatrix,0,cx,cy,cz,tx,ty,tz,upx,upy,upz);float[] cameraLocation=new float[3];//摄像机位置cameraLocation[0]=cx;cameraLocation[1]=cy;cameraLocation[2]=cz;ByteBuffer llbb = ByteBuffer.allocateDirect(3*4);llbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序cameraFB=llbb.asFloatBuffer();cameraFB.put(cameraLocation);cameraFB.position(0);}//设置透视投影参数public static void setProjectFrustum(float left,       //near面的leftfloat right,    //near面的rightfloat bottom,   //near面的bottomfloat top,      //near面的topfloat near,       //near面距离float far       //far面距离){Matrix.frustumM(mProjMatrix, 0, left, right, bottom, top, near, far);}//设置正交投影参数public static void setProjectOrtho(float left,       //near面的leftfloat right,    //near面的rightfloat bottom,   //near面的bottomfloat top,      //near面的topfloat near,       //near面距离float far       //far面距离){Matrix.orthoM(mProjMatrix, 0, left, right, bottom, top, near, far);}//获取总的变换矩阵public  static  float[] getFinalMatrix(){float[] mMVPMatrix=new float[16];Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix,0,mVMatrix,0,currMatrix,0);Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix,0,mProjMatrix,0,mMVPMatrix,0);return  mMVPMatrix;}//获取具体物体的变换矩阵public  static  float[] getMMatrix(){return  currMatrix;}//设置太阳光源的位置的方法public  static  void  setLightLocationSun(float x,float y,float z){lightLocationSun[0]=x;lightLocationSun[1]=y;lightLocationSun[2]=z;ByteBuffer llbb = ByteBuffer.allocateDirect(3*4);llbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序lightPositionFBSun=llbb.asFloatBuffer();lightPositionFBSun.put(lightLocationSun);lightPositionFBSun.position(0);}
}

Eearth类主要是绘制一个球，然后在在纹理时采用的两个纹理，根据收到的太阳光，太阳光强的地方用白天的纹理，太阳光弱的用晚上的纹理。这种绘制球的方式和网上大部分绘制球的教程是一样的就是把球分割然后绘制，但是这个有个缺陷是两个极点点会非常密集，比较好的方式是几何球的绘制方法，用正十二面体，但是还没看懂这种绘制的代码，看懂在写几何绘制球

public class Earth {Context context;int mProgram;//自定义渲染管线程序idint muMVPMatrixHandle;//总变换矩阵引用int   muMMatrixHandle;//位置，旋转变换矩阵int maCameraHandle;//摄像机位置属性引用int  maPositionHandle;//顶点位置属性引用int maNormalHandle;//顶点法向量属性引用int maTexCoorHandle;//顶点纹理坐标属性引用int maSunLightLocationHandle;//光源位置属性引用int uDayTexHandle;//白天纹理属性引用int uNightTexHandle;//黑夜纹理属性引用String mVertexShader;//顶点着色器代码脚本String mFragmentShader;//片元着色器代码脚本FloatBuffer mVertexBuffer;//顶点坐标数据缓冲FloatBuffer mTexCoorBuffer;//顶点纹理坐标数据缓冲int vCount=0;public  Earth(MySurfaceView mv , float r, Context context){this.context=context;//调用初始化顶点数据的initVertexDatainitVertexData(r);//调用初始化着色器的intiShader方法initShaderGLSL(mv);}//初始化顶点数据的方法public  void initVertexData(float r){//顶点坐标数据的初始化final  float UNIT_SIZE=0.5f;ArrayList<Float>alVertix=new ArrayList<Float>();//存放顶点坐标数据ArrayListfinal  float angleSpan=10f;//将球单位切分的角度for(float vAngle=90;vAngle>-90;vAngle=vAngle-angleSpan) //垂直方向angleSpan度一份{for (float hAngle=360;hAngle>0;hAngle=hAngle-angleSpan) //水平方向angleSpan度一份{//纵向横向各到一个角度后计算对应的此点在球面上的坐标double xozLength=r*UNIT_SIZE*Math.cos(Math.toRadians(vAngle));float x1=(float)(xozLength*Math.cos(Math.toRadians(hAngle)));float z1=(float)(xozLength*Math.sin(Math.toRadians(hAngle)));float y1=(float)(r*UNIT_SIZE*Math.sin(Math.toRadians(vAngle)));xozLength=r*UNIT_SIZE*Math.cos(Math.toRadians(vAngle-angleSpan));float x2=(float)(xozLength*Math.cos(Math.toRadians(hAngle)));float z2=(float)(xozLength*Math.sin(Math.toRadians(hAngle)));float y2=(float)(r*UNIT_SIZE*Math.sin(Math.toRadians(vAngle-angleSpan)));xozLength=r*UNIT_SIZE*Math.cos(Math.toRadians(vAngle-angleSpan));float x3=(float)(xozLength*Math.cos(Math.toRadians(hAngle-angleSpan)));float z3=(float)(xozLength*Math.sin(Math.toRadians(hAngle-angleSpan)));float y3=(float)(r*UNIT_SIZE*Math.sin(Math.toRadians(vAngle-angleSpan)));xozLength=r*UNIT_SIZE*Math.cos(Math.toRadians(vAngle));float x4=(float)(xozLength*Math.cos(Math.toRadians(hAngle-angleSpan)));float z4=(float)(xozLength*Math.sin(Math.toRadians(hAngle-angleSpan)));float y4=(float)(r*UNIT_SIZE*Math.sin(Math.toRadians(vAngle)));//构建第一三角形alVertix.add(x1);alVertix.add(y1);alVertix.add(z1);alVertix.add(x2);alVertix.add(y2);alVertix.add(z2);alVertix.add(x4);alVertix.add(y4);alVertix.add(z4);//构建第二三角形alVertix.add(x4);alVertix.add(y4);alVertix.add(z4);alVertix.add(x2);alVertix.add(y2);alVertix.add(z2);alVertix.add(x3);alVertix.add(y3);alVertix.add(z3);}}vCount=alVertix.size()/3;//顶点的数量为坐标值数量的1/3，因为一个顶点有3个坐标//将alVertix中的坐标值转存到一个float数组中float vertices[]=new float[vCount*3];for(int i=0;i<alVertix.size();i++){vertices[i]=alVertix.get(i);}//创建顶点坐标数据缓冲ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length*4);vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序mVertexBuffer = vbb.asFloatBuffer();//转换为float型缓冲mVertexBuffer.put(vertices);//向缓冲区中放入顶点数据mVertexBuffer.position(0);//设置缓冲区起始位置//将alTexCoor中的纹理坐标值转存到一个float数组中float[] texCoor=generateTexCoor(//获取切分整图的纹理数组(int)(360/angleSpan), //纹理图切分的列数(int)(180/angleSpan)  //纹理图切分的行数);ByteBuffer llbb = ByteBuffer.allocateDirect(texCoor.length*4);llbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序mTexCoorBuffer=llbb.asFloatBuffer();mTexCoorBuffer.put(texCoor);mTexCoorBuffer.position(0);}public  void initShaderGLSL(MySurfaceView mv)  //初始化着色器{//加载顶点着色器的内容mVertexShader=ShaderUtil.loadFromRawFile(context,R.raw.vertex_earth);
//记载片元着色器内容mFragmentShader=ShaderUtil.loadFromRawFile(context,R.raw.frag_earth);//基于顶点着色器与片元着色器创建程序ShaderUtil.checkGlError("==ss==");mProgram = ShaderUtil.createProgram(mVertexShader, mFragmentShader);//获取程序中顶点位置属性引用maPositionHandle = GLES30.glGetAttribLocation(mProgram, "aPosition");//获取程序中顶点纹理属性引用maTexCoorHandle=GLES30.glGetAttribLocation(mProgram, "aTexCoor");//获取程序中顶点法向量属性引用maNormalHandle= GLES30.glGetAttribLocation(mProgram, "aNormal");//获取程序中总变换矩阵引用muMVPMatrixHandle = GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "uMVPMatrix");//获取程序中摄像机位置引用maCameraHandle=GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "uCamera");//获取程序中光源位置引用maSunLightLocationHandle=GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "uLightLocationSun");//获取白天、黑夜两个纹理引用uDayTexHandle=GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "sTextureDay");uNightTexHandle=GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "sTextureNight");//获取位置、旋转变换矩阵引用muMMatrixHandle = GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "uMMatrix");}//绘制public  void  drawSelf(int texId,int texIdNight){//指定使用某套着色器程序GLES30.glUseProgram(mProgram);//将最终变换矩阵传入渲染管线GLES30.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle,1,false,MatrixState.getFinalMatrix(),0);//将位置，旋转变换矩阵传入渲染管线GLES30.glUniformMatrix4fv(muMMatrixHandle,1,false,MatrixState.getMMatrix(),0);//将摄像机位置传入渲染管线GLES30.glUniform3fv(maCameraHandle,1,MatrixState.cameraFB);//将光源位置传入到渲染管线中GLES30.glUniform3fv(maSunLightLocationHandle, 1, MatrixState.lightPositionFBSun);GLES30.glVertexAttribPointer(//将顶点位置数据传入渲染管线maPositionHandle,3,GLES30.GL_FLOAT,false,3*4,mVertexBuffer);GLES30.glVertexAttribPointer(  //将顶点纹理数据送入渲染管线maTexCoorHandle,2,GLES30.GL_FLOAT,false,2*4,mTexCoorBuffer);GLES30.glVertexAttribPointer   //将顶点法向量数据送入渲染管线(maNormalHandle,3,GLES30.GL_FLOAT,false,3*4,mVertexBuffer);//启用顶点位置数据数组GLES30.glEnableVertexAttribArray(maPositionHandle);//启用顶点纹理数据数组GLES30.glEnableVertexAttribArray(maTexCoorHandle);//启用顶点法向量数据数组GLES30.glEnableVertexAttribArray(maNormalHandle);//绑定纹理GLES30.glActiveTexture(GLES30.GL_TEXTURE0);GLES30.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D,texId);//白天纹理GLES30.glActiveTexture(GLES30.GL_TEXTURE1);GLES30.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D,texIdNight);//夜晚纹理GLES30.glUniform1i(uNightTexHandle, 1);  //通过引用指定黑夜纹理//以三角形方式执行绘制GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLES, 0, vCount);}//自动切分纹理产生纹理数组的方法public  float[] generateTexCoor(int bw,int bh){float[] result=new float[bw*bh*6*2];float sizew=1.0f/bw;//列数float sizeh=1.0f/bh;//行数int c=0;for (int i=0;i<bh;i++){for (int j=0;j<bw;j++) {//每行列一个矩形，由两个三角形构成，共六个点，12个纹理坐标float s=j*sizew;float t=i*sizeh;//得到i行j列小矩形的左上点的纹理坐标值result[c++]=s;result[c++]=t;//该矩形左上点纹理坐标值result[c++]=s;result[c++]=t+sizeh;//该矩形左下点纹理坐标值result[c++]=s+sizew;result[c++]=t;           //该矩形右上点纹理坐标值result[c++]=s+sizew;result[c++]=t;//该矩形右上点纹理坐标值result[c++]=s;result[c++]=t+sizeh;//该矩形左下点纹理坐标值result[c++]=s+sizew;result[c++]=t+sizeh;    //该矩形右下点纹理坐标值}}return  result;}
}

Moon和地球是一样的，就是纹理不同

package com.opengl.a7_5_earthmoon;import android.content.Context;
import android.opengl.GLES30;import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.nio.FloatBuffer;
import java.util.ArrayList;/*** Created by admin on 2016/11/15.*///表示月球的类，为普通纹理球，未采用多重纹理
public class Moon
{Context context;int mProgram;//自定义渲染管线程序idint muMVPMatrixHandle;//总变换矩阵引用int muMMatrixHandle;//位置、旋转变换矩阵int maCameraHandle; //摄像机位置属性引用int maPositionHandle; //顶点位置属性引用int maNormalHandle; //顶点法向量属性引用int maTexCoorHandle; //顶点纹理坐标属性引用int maSunLightLocationHandle;//光源位置属性引用String mVertexShader;//顶点着色器  代码脚本String mFragmentShader;//片元着色器代码脚本FloatBuffer   mVertexBuffer;//顶点坐标数据缓冲FloatBuffer   mTexCoorBuffer;//顶点纹理坐标数据缓冲int vCount=0;public Moon(MySurfaceView mv,float r,Context context){this.context=context;//调用初始化顶点数据的方法initVertexData(r);//调用初始化着色器的方法initShader(mv);}//初始化顶点数据的方法public void initVertexData(float r){//顶点坐标数据的初始化================begin============================final float UNIT_SIZE=0.5f;ArrayList<Float> alVertix=new ArrayList<Float>();//存放顶点坐标的ArrayListfinal float angleSpan=10f;//将球进行单位切分的角度for(float vAngle=90;vAngle>-90;vAngle=vAngle-angleSpan)//垂直方向angleSpan度一份{for(float hAngle=360;hAngle>0;hAngle=hAngle-angleSpan)//水平方向angleSpan度一份{//纵向横向各到一个角度后计算对应的此点在球面上的坐标double xozLength=r*UNIT_SIZE*Math.cos(Math.toRadians(vAngle));float x1=(float)(xozLength*Math.cos(Math.toRadians(hAngle)));float z1=(float)(xozLength*Math.sin(Math.toRadians(hAngle)));float y1=(float)(r*UNIT_SIZE*Math.sin(Math.toRadians(vAngle)));xozLength=r*UNIT_SIZE*Math.cos(Math.toRadians(vAngle-angleSpan));float x2=(float)(xozLength*Math.cos(Math.toRadians(hAngle)));float z2=(float)(xozLength*Math.sin(Math.toRadians(hAngle)));float y2=(float)(r*UNIT_SIZE*Math.sin(Math.toRadians(vAngle-angleSpan)));xozLength=r*UNIT_SIZE*Math.cos(Math.toRadians(vAngle-angleSpan));float x3=(float)(xozLength*Math.cos(Math.toRadians(hAngle-angleSpan)));float z3=(float)(xozLength*Math.sin(Math.toRadians(hAngle-angleSpan)));float y3=(float)(r*UNIT_SIZE*Math.sin(Math.toRadians(vAngle-angleSpan)));xozLength=r*UNIT_SIZE*Math.cos(Math.toRadians(vAngle));float x4=(float)(xozLength*Math.cos(Math.toRadians(hAngle-angleSpan)));float z4=(float)(xozLength*Math.sin(Math.toRadians(hAngle-angleSpan)));float y4=(float)(r*UNIT_SIZE*Math.sin(Math.toRadians(vAngle)));//构建第一三角形alVertix.add(x1);alVertix.add(y1);alVertix.add(z1);alVertix.add(x2);alVertix.add(y2);alVertix.add(z2);alVertix.add(x4);alVertix.add(y4);alVertix.add(z4);//构建第二三角形alVertix.add(x4);alVertix.add(y4);alVertix.add(z4);alVertix.add(x2);alVertix.add(y2);alVertix.add(z2);alVertix.add(x3);alVertix.add(y3);alVertix.add(z3);}}vCount=alVertix.size()/3;//顶点的数量为坐标值数量的1/3，因为一个顶点有3个坐标//将alVertix中的坐标值转存到一个float数组中float vertices[]=new float[vCount*3];for(int i=0;i<alVertix.size();i++){vertices[i]=alVertix.get(i);}//创建顶点坐标数据缓冲//vertices.length*4是因为一个整数四个字节ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length*4);vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序mVertexBuffer = vbb.asFloatBuffer();//转换为float型缓冲mVertexBuffer.put(vertices);//向缓冲区中放入顶点数据mVertexBuffer.position(0);//设置缓冲区起始位置//特别提示：由于不同平台字节顺序不同数据单元不是字节的一定要经过ByteBuffer//转换，关键是要通过ByteOrder设置nativeOrder()，否则有可能会出问题//将alTexCoor中的纹理坐标值转存到一个float数组中float[] texCoor=generateTexCoor//获取切分整图的纹理数组((int)(360/angleSpan), //纹理图切分的列数(int)(180/angleSpan)  //纹理图切分的行数);ByteBuffer llbb = ByteBuffer.allocateDirect(texCoor.length*4);llbb.order(ByteOrder.nativeOrder());//设置字节顺序mTexCoorBuffer=llbb.asFloatBuffer();mTexCoorBuffer.put(texCoor);mTexCoorBuffer.position(0);//顶点坐标数据的初始化================end============================}//初始化着色器public void initShader(MySurfaceView mv){mVertexShader=ShaderUtil.loadFromRawFile(context,R.raw.vertex_moon);ShaderUtil.checkGlError("==ss==");mFragmentShader=ShaderUtil.loadFromRawFile(context,R.raw.frag_moon);ShaderUtil.checkGlError("==ss==");//基于顶点着色器与片元着色器创建程序ShaderUtil.checkGlError("==ss==");mProgram = ShaderUtil.createProgram(mVertexShader, mFragmentShader);//获取程序中顶点位置属性引用maPositionHandle = GLES30.glGetAttribLocation(mProgram, "aPosition");//获取程序中顶点经纬度属性引用maTexCoorHandle=GLES30.glGetAttribLocation(mProgram, "aTexCoor");//获取程序中顶点法向量属性引用maNormalHandle= GLES30.glGetAttribLocation(mProgram, "aNormal");//获取程序中总变换矩阵引用muMVPMatrixHandle = GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "uMVPMatrix");//获取程序中摄像机位置引用maCameraHandle=GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "uCamera");//获取程序中光源位置引用maSunLightLocationHandle=GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "uLightLocationSun");//获取位置、旋转变换矩阵引用muMMatrixHandle = GLES30.glGetUniformLocation(mProgram, "uMMatrix");}public void drawSelf(int texId){//指定使用某套shader程序GLES30.glUseProgram(mProgram);//将最终变换矩阵传入渲染管线GLES30.glUniformMatrix4fv(muMVPMatrixHandle, 1, false, MatrixState.getFinalMatrix(), 0);//将位置、旋转变换矩阵传入渲染管线GLES30.glUniformMatrix4fv(muMMatrixHandle, 1, false, MatrixState.getMMatrix(), 0);//将摄像机位置传入渲染管线GLES30.glUniform3fv(maCameraHandle, 1, MatrixState.cameraFB);//将光源位置传入渲染管线GLES30.glUniform3fv(maSunLightLocationHandle, 1, MatrixState.lightPositionFBSun);//将顶点位置数据送入渲染管线GLES30.glVertexAttribPointer(maPositionHandle,3,GLES30.GL_FLOAT,false,3*4,mVertexBuffer);//将顶点纹理数据送入渲染管线GLES30.glVertexAttribPointer(maTexCoorHandle,2,GLES30.GL_FLOAT,false,2*4,mTexCoorBuffer);//将顶点法向量数据送入渲染管线GLES30.glVertexAttribPointer(maNormalHandle,3,GLES30.GL_FLOAT,false,3*4,mVertexBuffer);//启用顶点位置数据数组GLES30.glEnableVertexAttribArray(maPositionHandle);//启用顶点纹理数据数组GLES30.glEnableVertexAttribArray(maTexCoorHandle);//启用顶点法向量数据数组GLES30.glEnableVertexAttribArray(maNormalHandle);//绑定纹理GLES30.glActiveTexture(GLES30.GL_TEXTURE0);GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, texId);//以三角形方式执行绘制GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLES, 0, vCount);}//自动切分纹理产生纹理数组的方法public float[] generateTexCoor(int bw,int bh){float[] result=new float[bw*bh*6*2];float sizew=1.0f/bw;//列数float sizeh=1.0f/bh;//行数int c=0;for(int i=0;i<bh;i++){for(int j=0;j<bw;j++){//每行列一个矩形，由两个三角形构成，共六个点，12个纹理坐标float s=j*sizew;float t=i*sizeh;result[c++]=s;result[c++]=t;result[c++]=s;result[c++]=t+sizeh;result[c++]=s+sizew;result[c++]=t;result[c++]=s+sizew;result[c++]=t;result[c++]=s;result[c++]=t+sizeh;result[c++]=s+sizew;result[c++]=t+sizeh;}}return result;}
}

MySurfaceView 中我觉的和之前不一样就是对旋转的控制，push 和pop保护现场和恢复现场理解的要根据不同的坐标系统，因为opengl里有世界坐标物体的坐标，还有屏幕的

把原来的坐标保存起来，然后移动旋转坐标绘制物体。在恢复后又回来没绘制之前的地方，方便绘制别的物体

package com.opengl.a7_5_earthmoon;import android.annotation.SuppressLint;
import android.content.Context;import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.opengl.GLES30;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.opengl.GLUtils;import android.view.MotionEvent;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;/*** Created by admin on 2016/11/14.*/
@SuppressLint("ClickableViewAccessibility")public class MySurfaceView  extends GLSurfaceView{private  final  float TOUCH_SCALE_FACTOR=180.0f/320;//角度缩放比例private  SceneRenderer mRenderer;//场景渲染器private  float mPreviousX;//上次的触控位置x坐标private  float mPreviousY;//上次的触控位置的y坐标int textureIdEarth;//系统分配的地球纹理IDint textureIdEarthNight;//系统分配的夜晚的纹理IDint textureIdMoon;//系统分配的月球纹理IDfloat yAngle=0;//太阳灯光绕y轴旋转的角度float xAngle=0;//摄像机绕x轴旋转的角度float eAngle=0;//地球自传的角度float cAngle=0;//天球自传的角度public  MySurfaceView(Context context){super(context);this.setEGLContextClientVersion(3);//设置使用OPENGL ES3.0mRenderer=new SceneRenderer(context);//创建场景渲染器setRenderer(mRenderer);//设置渲染器setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY);//设置渲染模式为持续渲染}//触摸事件回调方法@Overridepublic boolean onTouchEvent(MotionEvent e) {float x = e.getX();float y = e.getY();switch (e.getAction()) {case MotionEvent.ACTION_MOVE://触控横向位移太阳绕y轴旋转float dx = x - mPreviousX;//计算触控笔X位移yAngle += dx * TOUCH_SCALE_FACTOR;//将X位移折算成角度float sunx = (float) (Math.cos(Math.toRadians(yAngle)) * 100);float sunz = -(float) (Math.sin(Math.toRadians(yAngle)) * 100);MatrixState.setLightLocationSun(sunx, 5, sunz); //太阳位置//触控纵向位移摄像机绕x轴旋转 -90～+90float dy = y - mPreviousY;//计算触控笔Y位移xAngle += dy * TOUCH_SCALE_FACTOR;//将Y位移折算成绕X轴旋转的角度if(xAngle>90){xAngle=90;}else if(xAngle<-90){xAngle=-90;}float cy=(float) (7.2*Math.sin(Math.toRadians(xAngle)));float cz=(float) (7.2*Math.cos(Math.toRadians(xAngle)));float upy=(float) Math.cos(Math.toRadians(xAngle));float upz=-(float) Math.sin(Math.toRadians(xAngle));MatrixState.setCamera(0, cy, cz, 0, 0, 0, 0, upy, upz);}mPreviousX = x;//记录触控笔位置mPreviousY = y;return true;}private  class  SceneRenderer implements  GLSurfaceView.Renderer{Context context;Earth earth;//地球Moon moon;//月亮Celestial cSmall;//小星星天球Celestial cBig;//大星星天球public  SceneRenderer(Context context){this.context=context;}public  void onDrawFrame(GL10 gl){//清楚屏幕深度缓冲与颜色缓冲GLES30.glClear(GLES30.GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);//保护现场MatrixState.pushMatrix();//地球自转MatrixState.rotate(eAngle,0,1,0);//绘制地球earth.drawSelf(textureIdEarth,textureIdEarthNight);//推坐标系统月球的位置MatrixState.translate(2f,0,0);//月球自传MatrixState.rotate(eAngle,0,1,0);//绘制月球moon.drawSelf(textureIdMoon);//恢复现场MatrixState.popMatrix();//保护现场MatrixState.pushMatrix();//星空天球旋转MatrixState.rotate(cAngle,0,1,0);//绘制小尺寸星星的天球cSmall.drawSelf();//恢复现场MatrixState.popMatrix();}public  void  onSurfaceChanged(GL10 gl,int width,int height){//设置视窗大小及位置GLES30.glViewport(0,0,width,height);//计算GLSurfaeVIew的宽高比Constant.ratio=(float)width/height;//调用此方法计算产生透视投影矩阵MatrixState.setProjectFrustum(-Constant.ratio,Constant.ratio,-1,1,4f,100);//设置相机9参数MatrixState.setCamera(0f,0f,7.2f,0f,0f,0f,0f,1.0f,0f);//打开背面剪切GLES30.glEnable(GLES30.GL_CULL_FACE);//初始化纹理textureIdEarth=initTexture(R.drawable.earth);textureIdEarthNight=initTexture(R.drawable.earthn);textureIdMoon=initTexture(R.drawable.moon);//设置太阳灯光的初始位置MatrixState.setLightLocationSun(100,5,0);//启动一个线程定时旋转地球、月球new Thread(){public void run(){while(Constant.threadFlag){//地球自转角度eAngle=(eAngle+2)%360;//天球自转角度cAngle=(cAngle+0.2f)%360;try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}.start();}public void onSurfaceCreated(GL10 gl,EGLConfig config){//设置屏幕背景颜色RGBAGLES30.glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,1.0f);//创建地球对象earth=new Earth(MySurfaceView.this,2.0f,context);//创建月球对象moon=new Moon(MySurfaceView.this,1.0f,context);//创建小星星天球对象cSmall=new Celestial(1,0,1000,MySurfaceView.this,context);//创建大星天球对象cBig=new Celestial(2,0,500,MySurfaceView.this,context);GLES30.glEnable(GLES30.GL_DEPTH_TEST);//初始化变换矩阵MatrixState.setInitStack();}}public int initTexture(int drawableId)//textureId{//生成纹理IDint[] textures = new int[1];GLES30.glGenTextures(1,          //产生的纹理id的数量textures,   //纹理id的数组0           //偏移量);int textureId=textures[0];GLES30.glBindTexture(GLES30.GL_TEXTURE_2D, textureId);GLES30.glTexParameterf(GLES30.GL_TEXTURE_2D, GLES30.GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GLES30.GL_NEAREST);GLES30.glTexParameterf(GLES30.GL_TEXTURE_2D,GLES30.GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GLES30.GL_LINEAR);GLES30.glTexParameterf(GLES30.GL_TEXTURE_2D, GLES30.GL_TEXTURE_WRAP_S,GLES30.GL_CLAMP_TO_EDGE);GLES30.glTexParameterf(GLES30.GL_TEXTURE_2D, GLES30.GL_TEXTURE_WRAP_T,GLES30.GL_CLAMP_TO_EDGE);//通过输入流加载图片===============begin===================InputStream is = this.getResources().openRawResource(drawableId);Bitmap bitmapTmp;try{bitmapTmp = BitmapFactory.decodeStream(is);}finally{try{is.close();}catch(IOException e){e.printStackTrace();}}//通过输入流加载图片===============end=====================//实际加载纹理GLUtils.texImage2D(GLES30.GL_TEXTURE_2D,   //纹理类型0,                      //纹理的层次，0表示基本图像层，可以理解为直接贴图bitmapTmp,              //纹理图像0                     //纹理边框尺寸);bitmapTmp.recycle();          //纹理加载成功后释放图片return textureId;}
}

ShaderUntil类和之前是一样

下边是着色器

地球和月球的着色器加入了对光照的处理，要处理环境光，散射光和镜面光，通过算法模拟出光照的效果

vertex_earth.glsl

#version 300 es
uniform mat4 uMVPMatrix;//总的变换矩阵
uniform mat4 uMMatrix;  //变换矩阵
uniform  vec3 uCamera;//摄像机的位置
uniform vec3 uLightLocationSun;//太阳光源的位置
in vec3 aPosition;//顶点位置
in vec2 aTexCoor;//顶点纹理坐标
in vec3 aNormal;//法向量
out vec2 vTextureCood; //用于传递给片元着色器的变量
out vec4 vAmbient;//环境光
out vec4 vDiffuse;//发射光
out vec4 vSpecular;//镜面光//定位光光照计算的方法
void pointLight( //定位光光照计算的方法
in vec3 normal,  //法向量
inout vec4 ambient,//环境光的最终强度
inout vec4 diffuse,//散射光最终强度
inout vec4 specular,//镜面光的最终强度
in  vec3 lightLocation,//光源位置
in vec4 lightAmbient,//环境光强度
in vec4 lightDiffuse,//散射光强度
in vec4 lightSpecular//镜面光强度){ambient=lightAmbient;//直接得出环境光的最终强度vec3 normalTarget=aPosition+normal;//计算变化后的法向量vec3 newNormal=(uMMatrix*vec4(normalTarget,1)).xyz-(uMMatrix*vec4(aPosition,1)).xyz;newNormal=normalize(newNormal);//对法向量规格化//计算从表面点到摄像机的向量vec3 eye=normalize(uCamera-(uMMatrix*vec4(aPosition,1)).xyz);//计算从表面点到光源位置的向量vpvec3 vp=normalize(lightLocation-(uMMatrix*vec4(aPosition,1)).xyz);vp=normalize(vp);//格式化vec3 halfVector=normalize(vp+eye);//求视线与光线的半向量float shiniess=50.0;//粗糙度，越小越光滑float nDotViewPosition=max(0.0,dot(newNormal,vp));//求法向量与vp的点积与0的最大值diffuse=lightDiffuse*nDotViewPosition;//计算散射光的最终的强度float nDotViewHalfVector=dot(newNormal,halfVector);//法线和半向量 的点积float powerFacetor=max(0.0,pow(nDotViewHalfVector,shiniess));//镜面反射光强度因子specular=lightSpecular*powerFacetor;//计算镜面光的最终强度
}void main() {//地球着色器的main方法
gl_Position=uMVPMatrix*vec4(aPosition,1);//根据总的变换矩阵计算此次绘制顶点位置vec4 ambientTemp=vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);
vec4 diffuseTemp=vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);
vec4 specularTemp=vec4(0.0,0.0,0.0,0.0);//pointLight(normalize(aNormal),ambientTemp,diffuseTemp,specularTemp,uLightLocation,vec4(005,0.05,0.05,1.0)),vec4(1.0,1.0,1.0,1.0),vec4(0.3,0.3,0.3,1.0);pointLight(normalize(aNormal),ambientTemp,diffuseTemp,specularTemp,uLightLocationSun,vec4(0.05,0.05,0.05,1.0),vec4(1.0,1.0,1.0,1.0),vec4(0.3,0.3,0.3,1.0));vAmbient=ambientTemp;vDiffuse=diffuseTemp;vSpecular=specularTemp;//将顶点的纹理坐标传给片元着色器vTextureCood=aTexCoor;
}

frag_earth.glsl

#version 300 es
precision mediump float;//给出浮点数的精度
in vec2 vTextureCood;//接受从顶点着色器传过来的参数
in vec4 vAmbeient;//接受从顶点着色器过来环境光最终强度
in vec4 vDiffuse;//接受从顶点着色器过来的环境光最终的强度
in vec4 vSpecular;//接受从顶点着色器过来镜面反射光最终的强度out vec4 fragColor;//传递到渲染管线的片元的颜色
uniform sampler2D sTextureDay;//白天纹理的内容数据
uniform sampler2D sTextureNight;//黑夜纹理的内容数据void main() {vec4 finalColorDay;//从白天纹理的采样值vec4 finalColorNight;//从夜晚纹理只不过的采样的颜色值finalColorDay=texture(sTextureDay,vTextureCood);//采样出白天纹理的颜色值finalColorDay=finalColorDay*vAmbeient+finalColorDay*vSpecular+finalColorDay*vDiffuse;finalColorNight=texture(sTextureNight,vTextureCood);//采样出夜晚纹理的颜色值finalColorNight=finalColorNight*vec4(0.5,0.5,0.5,1);//计算出的该片元夜晚的颜色值if(vDiffuse.x>0.21){//当散射光分量大于0.21时fragColor=finalColorDay;//采用白天的纹理}else if(vDiffuse.x<0.05){fragColor=finalColorNight;//采样夜间的纹理}else{float t=(vDiffuse.x-0.05)/0.6;//计算白天的纹理的过渡阶段的百分比fragColor=t*finalColorDay+(1.0-t)*finalColorNight;//计算白天黑夜的过渡阶段的颜色值}
}

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