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一、三维投影

OpenGL，定义了跨语言跨平台的图形程序接口，对于Android开发者来说，OpenGL就是用来绘制三维图形的技术手段。当然OpenGL并不仅限于展示静止的三维图形，也能用来播放运动着的三维动画。

只要具备了绘图场所，绘画载体，绘图工具就可以进行绘画创作，对于OpenGL的三维绘图来说，同样具备三种要素，分别是GLSurfaceView，GLSurfaceView.Rnender，和GL10，这样就能实现绘画功能

同样要对于Android自定义控件分为以下四个步骤

1：声明自定义控件的构造方法可以在此获取并初始化控件属性

2：重写onMeasure方法可在此测量控件的宽度和高度

3：重写onLayout方法可在此挪动控件的位置

4：重写onDraw方法可在此绘制空间的形状颜色文字以及图案等等

GL10编码的三类常见方法如下

1：颜色的取值范围从0-1

2：三维坐标系有x y z三个坐标

3：坐标矩阵变换分为以下三步

设置绘图区域

调整镜头参数

挪动观测方位

实现三维图形效果如下

可以在下拉框中自行选择缩放比率以及旋转角度

代码如下

Java类

package com.example.threed;import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;import android.opengl.GLES30;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.opengl.Matrix;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.AdapterView;
import android.widget.ArrayAdapter;
import android.widget.Spinner;import com.example.threed.util.EsVertexUtil;
import com.example.threed.util.GlUtil;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 EsMatrixActivity extends AppCompatActivity {private final static String TAG = "EsMatrixActivity";private GLSurfaceView glsv_content; // 声明一个图形库表面视图对象private int mType; // 形状的类型private int mDivide = 20; // 将经纬度等分的面数private float mRadius = 4; // 球半径private int mAngle = 60; // 旋转角度private int mProgramId; // 声明glsl小程序的编号private float[] mProjectionMatrix = new float[16]; // 声明投影矩阵private float[] mModelMatrix = new float[16]; // 声明模型矩阵private float[] mMVPMatrix = new float[16]; // 声明结果矩阵@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_es_matrix);initVertexList(); // 初始化立方体的顶点列表initShapeSpinner(); // 初始化形状下拉框glsv_content = findViewById(R.id.glsv_content);// 声明使用OpenGL ES的版本号为3.0。使用ES30方法之前务必指定版本号glsv_content.setEGLContextClientVersion(3);// 给OpenGL的表面视图注册三维图形的渲染器glsv_content.setRenderer(new MatrixRenderer());// 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}private List<FloatBuffer> mVertexList = new ArrayList<>(); // 顶点列表// 以下定义了立方体六个面的顶点坐标数组（每个坐标点都由三个浮点数组成）private static float[] vertexsFront = {0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f};private static float[] vertexsBack = {0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f};private static float[] vertexsTop = {0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, 0.5f};private static float[] vertexsBottom = {0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f};private static float[] vertexsLeft = {-0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f};private static float[] vertexsRight = {0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.5f};// 初始化立方体的顶点列表private void initVertexList() {mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsFront));mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsBack));mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsTop));mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsBottom));mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsLeft));mVertexList.add(GlUtil.getFloatBuffer(vertexsRight));}// 初始化形状下拉框private void initShapeSpinner() {ArrayAdapter<String> shapeAdapter = new ArrayAdapter<>(this,R.layout.item_select, shapeArray);Spinner sp_shape = findViewById(R.id.sp_shape);sp_shape.setPrompt("请选择三维物体形状");sp_shape.setAdapter(shapeAdapter);sp_shape.setOnItemSelectedListener(new ShapeSelectedListener());sp_shape.setSelection(0);}private String[] shapeArray = { "静止立方体", "静止球体", "旋转立方体", "旋转球体" };class ShapeSelectedListener implements AdapterView.OnItemSelectedListener {public void onItemSelected(AdapterView<?> arg0, View arg1, int arg2, long arg3) {mType = arg2;mVertexList.clear();if (mType == 0 || mType == 2) {initVertexList(); // 初始化立方体的顶点列表} else if (mType == 1 || mType == 3) {// 获取球体的顶点列表mVertexList = EsVertexUtil.getBallVertexs(mDivide, mRadius);}if (mType == 2 || mType == 3) {glsv_content.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY); // 设置渲染模式} else {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) {}}public class MatrixRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {@Overridepublic void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {GLES30.glClearColor(1f, 1f, 1f, 1f); //设置背景颜色// 初始化着色器mProgramId = GlUtil.initShaderProgram(EsMatrixActivity.this, "matrix_vertex.glsl", "matrix_fragment.glsl");}@Overridepublic void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {GLES30.glViewport(0, 0, width, height); // 设置输出屏幕大小float aspectRatio = width>height ? 1.0f*width/height : 1.0f*height/width;Matrix.setIdentityM(mProjectionMatrix, 0); // 初始化投影矩阵// 计算矩阵的正交投影Matrix.orthoM(mProjectionMatrix, 0, -1f, 1f, -aspectRatio, aspectRatio, -1f, 1f);}@Overridepublic void onDrawFrame(GL10 gl) {// 清除屏幕和深度缓存GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GLES30.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);Matrix.setIdentityM(mModelMatrix, 0); // 初始化模型矩阵Matrix.rotateM(mModelMatrix, 0, mAngle,1f, 1f, 0.5f); // 旋转模型矩阵// 把投影矩阵和模型矩阵相乘，得到最终的变换矩阵Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mProjectionMatrix, 0, mModelMatrix, 0);// 获取顶点着色器的unMatrix位置int matrixLoc = GLES30.glGetUniformLocation(mProgramId, "unMatrix");// 输入变换矩阵信息GLES30.glUniformMatrix4fv(matrixLoc, 1, false, mMVPMatrix, 0);mAngle++;GLES30.glLineWidth(3); // 指定线宽if (mType == 0 || mType == 2) {drawCube(); // 绘制立方体} else if (mType == 1 || mType == 3) {drawBall(); // 绘制球体}}}// 绘制立方体private void drawCube() {// 获取顶点着色器的vPosition位置int positionLoc = GLES30.glGetAttribLocation(mProgramId, "vPosition");GLES30.glEnableVertexAttribArray(positionLoc); // 启用顶点属性数组for (FloatBuffer buffer : mVertexList) {// 指定顶点属性数组的信息GLES30.glVertexAttribPointer(positionLoc, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, buffer);// 绘制物体的轮廓线条GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_LOOP, 0, EsVertexUtil.getCubePointCount());}GLES30.glDisableVertexAttribArray(positionLoc); // 禁用顶点属性数组}// 绘制球体private void drawBall() {// 获取顶点着色器的vPosition位置int positionLoc = GLES30.glGetAttribLocation(mProgramId, "vPosition");GLES30.glEnableVertexAttribArray(positionLoc); // 启用顶点属性数组// 每次画两条相邻的纬度线for (int i = 0; i <= mDivide && i < mVertexList.size(); i++) {// 指定顶点属性数组的信息GLES30.glVertexAttribPointer(positionLoc, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, mVertexList.get(i));// 绘制物体的轮廓线条GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_STRIP, 0, mDivide * 2 + 2);}GLES30.glDisableVertexAttribArray(positionLoc); // 禁用顶点属性数组}@Overrideprotected void onPause() {super.onPause();glsv_content.onPause(); // 暂停绘制三维图形}@Overrideprotected void onResume() {super.onResume();glsv_content.onResume(); // 恢复绘制三维图形}}

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="三维物体形状："android:textColor="@color/black"android:textSize="17sp" /><Spinnerandroid:id="@+id/sp_shape"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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