之前的博客中，我们绘制了三角形、正方形、圆形、立方体，今天我们将绘制圆锥、圆柱和球体。能够绘制这些基本的常规几何形体后，其他的常见几何形体的绘制对于我们来说就基本没问题了。

绘制圆锥

由之前的博客，我们大家也应该都知道了，OpenGL ES2.0中物体的绘制重点就是在于把这个物体表面分解成三角形，分解成功后，绘制自然就不成问题了。圆锥我们很容易就能想到把它拆解成一个圆形和一个锥面，锥面的顶点与圆形的顶点，除了锥面的中心点的坐标有了“高度”，其他的完全相同。圆形在【我的安卓进阶之旅】Opengl Es绘制多边形及圆形（附Github地址）中我们已经绘制过，那么锥面其实对于我们来说也是小case了：

ArrayList<Float> pos=new ArrayList<>();
pos.add(0.0f);
pos.add(0.0f);
pos.add(height);        //给圆心相对圆边增加高度，使之形成锥面
float angDegSpan=360f/n;
for(float i=0;i<360+angDegSpan;i+=angDegSpan){pos.add((float) (radius*Math.sin(i*Math.PI/180f)));pos.add((float)(radius*Math.cos(i*Math.PI/180f)));pos.add(0.0f);
}
float[] d=new float[pos.size()];    //所有的顶点
for (int i=0;i<d.length;i++){d[i]=pos.get(i);
}

我们按照绘制圆形的方式，绘制出锥面，然后再在这个锥面的底部绘制一个圆形，这样我们就得到了一个圆锥了：

主要的代码变化

    @Overridepublic void onDrawFrame(GL10 gl) {//GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT|GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);//告知OpenGL所要使用的ProgramGLES20.glUseProgram(mProgramId);//启用指向三角形顶点数据的句柄GLES20.glEnableVertexAttribArray(mPositionId);drawStep1();drawStep2();//禁用指向三角形的顶点数据GLES20.glDisableVertexAttribArray(mPositionId);}//绘制锥面public void  drawStep1(){//绑定三角形的坐标数据GLES20.glVertexAttribPointer(mPositionId, COORDS_PER_VERTEX,GLES20.GL_FLOAT, false,VERTEX_STRID, vertexBuffer);//绑定颜色数据GLES20.glUniform4fv(mColorId, 1,color , 0);//指定vMatrix的值GLES20.glUniformMatrix4fv(mMatrixHandler,1,false,mMVPMatrix,0);//索引法绘制正方形GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_FAN, 0, shapePos.length/3);}//绘制底面public void  drawStep2(){//绑定三角形的坐标数据GLES20.glVertexAttribPointer(mPositionId, COORDS_PER_VERTEX,GLES20.GL_FLOAT, false,VERTEX_STRID, vertexBuffer2);//绑定颜色数据GLES20.glUniform4fv(mColorId, 1,color , 0);//指定vMatrix的值GLES20.glUniformMatrix4fv(mMatrixHandler,1,false,mMVPMatrix,0);//索引法绘制正方形GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_FAN, 0, circlePos.length/3);}

运行程序

从图中我们可以看到，我们绘制的是同样的颜色,很难看出圆锥的立体效果。要达到立体效果，我们来修改它的着色器：

    private final String VERTEX_SHADER ="attribute vec4 vPosition;" +"uniform mat4 vMatrix;"+"varying vec4 vColor;"+"void main() {" +"  gl_Position = vMatrix*vPosition;" +"   if(vPosition.z!=0.0){\n" +"        vColor=vec4(1,1,1,1.0);\n" +"    }else{\n" +"        vColor=vec4(1,1,1,1.0);\n" +"    }"+"}";

在顶点着色器中，并没有传入颜色，而是在程序中直接判断进行赋值的，当然也有可以顶点颜色和定边颜色由外面传入。在着色器中，我们不再是简单的赋值，而是加入了流程控制。之后，我们在学习下GLSL语言。我们看下修改后的效果

怎么样，看起来是不是更真实了？

绘制圆柱

圆柱的与圆锥类似，我们可以把圆柱拆解成上下两个圆面，加上一个圆筒。圆筒我们之前也没画过，它怎么拆解成三角形呢？我们可以如同拆圆的思路来理解圆柱，想想正三菱柱、正八菱柱、正一百菱柱……菱越多，就越圆滑与圆柱越接近了，然后再把每个菱面（矩形）拆解成两个三角形就OK了，拆解的顶点为：

ArrayList<Float> pos=new ArrayList<>();
float angDegSpan=360f/n;
for(float i=0;i<360+angDegSpan;i+=angDegSpan){pos.add((float) (radius*Math.sin(i*Math.PI/180f)));pos.add((float)(radius*Math.cos(i*Math.PI/180f)));pos.add(height);pos.add((float) (radius*Math.sin(i*Math.PI/180f)));pos.add((float)(radius*Math.cos(i*Math.PI/180f)));pos.add(0.0f);
}
float[] d=new float[pos.size()];
for (int i=0;i<d.length;i++){d[i]=pos.get(i);
}

这样我们就可以绘制出一个圆筒了，只需要在顶部绘制一个圆，底部绘制一个圆，就得到了一个圆柱了：

绘制球体

相对于圆锥圆柱来说，球体的拆解就复杂了许多，比较常见的拆解方法是将按照经纬度拆解和按照正多面体拆解，下图分别为正多面体示意和经纬度拆解示意：

正多面体的方法拆解：
经纬度的方法拆解（每一个小块看做一个矩形，再拆成三角形。PS：人懒，不想做图。）：

由图我们也能看出来，多面体虽然看起来好看点，但是还是按照经纬度的方式来拆解计算容易点，毕竟规律那么明显。

球上点的坐标

无论是按照经纬度拆还是按照多面体拆，都需要知道球上面点的坐标，这算是基本的几何知识了。以球的中心为坐标中心，球的半径为R的话，那么球上点的坐标则为：

(R∗cos(ψ)∗sin(λ),R∗sin(ψ),R∗cos(ψ)∗cos(λ))(R∗cos(ψ)∗sin(λ),R∗sin(ψ),R∗cos(ψ)∗cos(λ))

其中，ψ为圆心到点的线段与xz平面的夹角，λ为圆心到点的线段在xz平面的投影与z轴的夹角。用图形表示如下：

拆解顶点

按照经纬度方式拆解球体，得到球体的顶点数组：

ArrayList<Float> data=new ArrayList<>();
float r1,r2;
float h1,h2;
float sin,cos;
for(float i=-90;i<90+step;i+=step){r1 = (float)Math.cos(i * Math.PI / 180.0);r2 = (float)Math.cos((i + step) * Math.PI / 180.0);h1 = (float)Math.sin(i * Math.PI / 180.0);h2 = (float)Math.sin((i + step) * Math.PI / 180.0);// 固定纬度, 360 度旋转遍历一条纬线float step2=step*2;for (float j = 0.0f; j <360.0f+step; j +=step2 ) {cos = (float) Math.cos(j * Math.PI / 180.0);sin = -(float) Math.sin(j * Math.PI / 180.0);data.add(r2 * cos);data.add(h2);data.add(r2 * sin);data.add(r1 * cos);data.add(h1);data.add(r1 * sin);}
}
float[] f=new float[data.size()];
for(int i=0;i<f.length;i++){f[i]=data.get(i);
}

得到顶点后，剩下的工作就和之前绘制其他图形一样了。

修改着色器

如果继续使用圆锥的着色器，我们会得到这样一个球：

看起来都不太像个球了，要不是有条白线，这是不是个球就不好说了。我们需要修改下顶点着色器，让它有立体感。把顶点着色器修改为：

uniform mat4 vMatrix;
varying vec4 vColor;
attribute vec4 vPosition;void main(){gl_Position=vMatrix*vPosition;float color;if(vPosition.z>0.0){color=vPosition.z;}else{color=-vPosition.z;}vColor=vec4(color,color,color,1.0);
}

运行一下，我们得到的运行结果如下，这样才好意思说是个球嘛。

源码

OK，绘制各种简单的几何物体到这里就结束了，现在应该各种常规的几何形体都拦不到我们了。后面开始讲解其他内容了。

源码

附上github下载地址

【我的安卓进阶之旅】Opengl Es(5)三维图形绘制圆锥、圆柱和球体（附Github地址）相关推荐

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