【Android App】给三维的地球仪贴上动物贴纸实战（附源码和演示 超详细必看）
2024-05-07 04:39:56
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一、纹理贴图
给三维物体穿衣服的动作，通常叫做给三维图形贴图，更专业地说叫纹理渲染。 渲染纹理的过程主要由三大项操作组成，分别说明如下：
（1）启用纹理的一系列开关设置
（2）计算材质的纹理坐标
（3）在三维图形上根据纹理点坐标逐个贴上对应的材质
三维物体的股价是通过三维坐标系表示的，每个点都有x，y，z三个方向上的坐标值，三维物体的纹理也需要通过纹理坐标来表达，但是纹理坐标并非三维形式而是二维形式，把三维的曲面剪开，然后摊平就可以得到平面式的坐标，因此纹理坐标的目的就是标记被摊平一副的二维坐标，从而将同属二维坐标系的一块块贴上去。
在OpenGL体系中，纹理坐标又称为UV坐标，通过两个浮点数组合来设置一个点的纹理坐标，其中U表示横轴，V表示纵轴，纹理坐标不关心物体的三维位置
实战效果如下 在三维地球仪的各个地方贴上了每个半球标志性的动物
南半球标志性动物企鹅~~
西半球标志性动物如下
东半球标志性动物如下
北半球标志性动物北极熊~~~
最后可以实现地球仪的转到功能，上面的动物贴纸也随着地球仪一起转动~~~
代码如下
Java类
package com.example.threed;import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.opengl.GLU;
import android.opengl.GLUtils;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.AdapterView;
import android.widget.ArrayAdapter;
import android.widget.Spinner;import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;import com.example.threed.util.GlVertexUtil;import java.nio.FloatBuffer;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;public class GlGlobeActivity extends AppCompatActivity {private GLSurfaceView glsv_content; // 声明一个图形库表面视图对象private Bitmap mBitmap; // 声明一个位图对象private int mType; // 地球仪的类型private int mDivide = 40; // 将经纬度等分的面数private int mRadius = 4; // 球半径private int mAngle = 0; // 旋转角度private List<FloatBuffer> mVertexList = new ArrayList<>(); // 顶点列表private List<FloatBuffer> mTextureCoords = new ArrayList<>(); // 纹理列表@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_gl_globe);initTypeSpinner(); // 初始化类型下拉框// 从资源文件中获取平面世界地图的位图对象mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.mokatuo);// 计算球面顶点坐标mVertexList = GlVertexUtil.getBallVertexs(mDivide, mRadius);// 计算球面材质坐标mTextureCoords = GlVertexUtil.getTextureCoords(mDivide);glsv_content = findViewById(R.id.glsv_content);// 给OpenGL的表面视图注册三维图形的渲染器glsv_content.setRenderer(new GlobeRender());// 设置渲染模式。默认的RENDERMODE_CONTINUOUSLY表示持续刷新，RENDERMODE_WHEN_DIRTY表示只有首次创建和调用requestRender方法时才会刷新glsv_content.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY);//glsv_content.requestRender(); // 主动请求渲染操作}// 初始化类型下拉框private void initTypeSpinner() {ArrayAdapter<String> typeAdapter = new ArrayAdapter<>(this,R.layout.item_select, typeArray);Spinner sp_type = findViewById(R.id.sp_type);sp_type.setPrompt("请选择球体贴图类型");sp_type.setAdapter(typeAdapter);sp_type.setOnItemSelectedListener(new TypeSelectedListener());sp_type.setSelection(0);}private String[] typeArray = {"东半球", "西半球", "北半球", "南半球", "转动地球仪"};class TypeSelectedListener implements AdapterView.OnItemSelectedListener {public void onItemSelected(AdapterView<?> arg0, View arg1, int arg2, long arg3) {mType = arg2;if (mType == 4) {glsv_content.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY); // 设置渲染模式} else {mAngle = 0;glsv_content.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY); // 设置渲染模式glsv_content.requestRender(); // 主动请求渲染操作}}public void onNothingSelected(AdapterView<?> arg0) {}}// 定义一个三维图形的渲染器private class GlobeRender implements GLSurfaceView.Renderer {// 在表面创建时触发@Overridepublic void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {// 设置白色背景gl.glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH); // 启用阴影平滑// 启用某功能，对应的glDisable是禁用某功能// GL_DEPTH_TEST用来开启更新深度缓冲区的功能，也就是，如果通过比较后深度值发生变化了，// 会进行更新深度缓冲区的操作。一旦启用它，OpenGL就可以跟踪在Z轴上的像素，// 这样，它只会在那个像素前方没有东西时，才会绘制这个像素。// 在绘制三维图形时，这个功能最好启动，视觉效果比较真实。gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);// 除了深度测试，还可以开启以下功能//gl.glEnable(GL10.GL_LIGHTING); // 开启灯照效果//gl.glEnable(GL10.GL_LIGHT0); // 启用光源0//gl.glEnable(GL10.GL_COLOR_MATERIAL); // 启用颜色追踪gl.glEnable(GL10.GL_TEXTURE_2D); // 启用纹理。启用之后才能贴图// 使用OpenGL库创建一个材质(Texture)，首先要获取一个材质编号（保存在textures中）int[] textures = new int[1];gl.glGenTextures(1, textures, 0); // 生成材质编号gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, textures[0]); // 通知OpenGL绑定这个材质编号// 材质纹理的尺寸可能大于或小于渲染区域，所以要设置纹理在放大或缩小时的模式// GL_TEXTURE_MAG_FILTER表示放大的情况，GL_TEXTURE_MIN_FILTER表示缩小的情况// 常用的两种模式为GL10.GL_LINEAR和GL10.GL_NEAREST。// 使用GL_NEAREST会得到较清晰的图像，使用GL_LINEAR会得到较模糊的图像gl.glTexParameterf(GL10.GL_TEXTURE_2D, GL10.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL10.GL_NEAREST);gl.glTexParameterf(GL10.GL_TEXTURE_2D, GL10.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL10.GL_LINEAR);// 当定义的材质坐标点超过UV坐标的区域范围(UV坐标为0,0到1,1)，就要告诉OpenGL如何渲染这些不存在的纹理// GL_TEXTURE_WRAP_S表示水平方向，GL_TEXTURE_WRAP_T表示垂直方向// 有两种设置：GL_REPEAT表示重复Texture，GL_CLAMP_TO_EDGE表示只靠边线绘制一次gl.glTexParameterf(GL10.GL_TEXTURE_2D, GL10.GL_TEXTURE_WRAP_S, GL10.GL_CLAMP_TO_EDGE);gl.glTexParameterf(GL10.GL_TEXTURE_2D, GL10.GL_TEXTURE_WRAP_T, GL10.GL_CLAMP_TO_EDGE);// 将位图Bitmap和纹理Texture绑定起来，即指定一个具体的材质资源GLUtils.texImage2D(GL10.GL_TEXTURE_2D, 0, mBitmap, 0);}// 在表面变更时触发@Overridepublic void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {gl.glViewport(0, 0, width, height); // 设置输出屏幕大小gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); // 设置投影矩阵gl.glLoadIdentity(); // 重置投影矩阵// 设置透视图视窗大小。第二个参数是视角，越大则视野越广；第三个参数是宽高比// 第四个参数表示眼睛距离物体最近处的距离；第五个参数表示眼睛距离物体最远处的距离// gluPerspective和gluLookAt需要配合使用，才能调节观察到的物体大小GLU.gluPerspective(gl, 8, (float) width / (float) height, 0.1f, 100.0f);gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW); // 选择模型观察矩阵gl.glLoadIdentity(); // 重置模型矩阵}// 执行框架绘制动作@Overridepublic void onDrawFrame(GL10 gl) {// 清除屏幕和深度缓存gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);gl.glLoadIdentity(); // 重置当前的模型观察矩阵// 下面根据类型设置不同的观测点if (mType == 0 || mType == 4) { // 东半球GLU.gluLookAt(gl, 0.0f, 0.0f, 70.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);} else if (mType == 1) { // 西半球GLU.gluLookAt(gl, 0.0f, 0.0f, -70.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);} else if (mType == 2) { // 北半球GLU.gluLookAt(gl, 0.0f, 70.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f);} else if (mType == 3) { // 南半球GLU.gluLookAt(gl, 0.0f, -70.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f);}gl.glRotatef(mAngle, 0, 1, 0); // 设置旋转角度，转动地球仪mAngle++;drawGlobe(gl); // 绘制地球仪}}// 绘制地球仪private void drawGlobe(GL10 gl) {gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY); // 启用材质开关gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY); // 启用顶点开关for (int i = 0; i <= mDivide; i++) {// 将顶点坐标传给 OpenGL 管道gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, mVertexList.get(i));// 声明纹理点坐标gl.glTexCoordPointer(2, GL10.GL_FLOAT, 0, mTextureCoords.get(i));// GL_LINE_STRIP只绘制线条，GL_TRIANGLE_STRIP才是画三角形的面gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, mDivide * 2 + 2);}gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY); // 禁用顶点开关gl.glDisableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY); // 禁用材质开关}}
XML文件
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:orientation="vertical" ><LinearLayoutandroid:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:orientation="horizontal" ><TextViewandroid:layout_width="0dp"android:layout_height="wrap_content"android:layout_weight="1"android:gravity="right"android:text="球体贴图类型："android:textColor="@color/black"android:textSize="17sp" /><Spinnerandroid:id="@+id/sp_type"android:layout_width="0dp"android:layout_height="wrap_content"android:layout_weight="1"android:spinnerMode="dialog" /></LinearLayout><!-- 注意这里要使用控件的全路径android.opengl.GLSurfaceView --><android.opengl.GLSurfaceViewandroid:id="@+id/glsv_content"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="400dp"/></LinearLayout>
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