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繪製形狀

定義要使用 OpenGL 繪製的形狀後，您可能想要繪製形狀。繪製形狀 OpenGL ES 2.0 需要比您想像中更多的程式碼，因為 API 提供了大量控制圖形轉譯管道

本課程將說明如何使用 OpenGL 繪製您在上一堂課中定義的形狀 ES 2.0 API。

初始化形狀

繪製任何繪圖前，您必須先初始化並載入您打算繪製的形狀。除非課程期間所用形狀的結構 (原始座標) 會改變應在您的 onSurfaceCreated() 以便提高記憶體和處理效率

Kotlin

class MyGLRenderer : GLSurfaceView.Renderer {
    ...
    private lateinit var mTriangle: Triangle
    private lateinit var mSquare: Square

    override fun onSurfaceCreated(unused: GL10, config: EGLConfig) {
        ...
        // initialize a triangle
        mTriangle = Triangle()
        // initialize a square
        mSquare = Square()
    }
    ...
}

Java

public class MyGLRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {

    ...
    private Triangle mTriangle;
    private Square   mSquare;

    public void onSurfaceCreated(GL10 unused, EGLConfig config) {
        ...
        // initialize a triangle
        mTriangle = new Triangle();
        // initialize a square
        mSquare = new Square();
    }
    ...
}

繪製形狀

使用 OpenGL ES 2.0 繪製已定義的形狀需要大量程式碼，因為您必須必須提供大量詳細資料給圖形轉譯管道具體來說，您必須定義包括：

Vertex Shader - 用於轉譯形狀頂點的 OpenGL ES 圖形程式碼。
片段著色器 - 用於呈現具有色彩或色彩圖案形狀的 OpenGL ES 程式碼包括紋理。
程式 - 包含用於繪圖的著色器的 OpenGL ES 物件一或多個形狀

您需要至少一個頂點著色器才能繪製形狀，並使用一個片段著色器為形狀著色。您必須編譯這些著色器，然後新增至 OpenGL ES 程式，在程式中繪製以下範例說明如何定義基本著色器，並運用於 Triangle 類別：

Kotlin

class Triangle {

    private val vertexShaderCode =
            "attribute vec4 vPosition;" +
            "void main() {" +
            "  gl_Position = vPosition;" +
            "}"

    private val fragmentShaderCode =
            "precision mediump float;" +
            "uniform vec4 vColor;" +
            "void main() {" +
            "  gl_FragColor = vColor;" +
            "}"

    ...
}

Java

public class Triangle {

    private final String vertexShaderCode =
        "attribute vec4 vPosition;" +
        "void main() {" +
        "  gl_Position = vPosition;" +
        "}";

    private final String fragmentShaderCode =
        "precision mediump float;" +
        "uniform vec4 vColor;" +
        "void main() {" +
        "  gl_FragColor = vColor;" +
        "}";

    ...
}

著色器包含 OpenGL 著色語言 (GLSL) 程式碼，您必須先編譯程式碼，才能將其用於 OpenGL ES 環境。如要編譯這段程式碼，請在轉譯器類別中建立公用程式方法：

Kotlin

fun loadShader(type: Int, shaderCode: String): Int {

    // create a vertex shader type (GLES20.GL_VERTEX_SHADER)
    // or a fragment shader type (GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER)
    return GLES20.glCreateShader(type).also { shader ->

        // add the source code to the shader and compile it
        GLES20.glShaderSource(shader, shaderCode)
        GLES20.glCompileShader(shader)
    }
}

Java

public static int loadShader(int type, String shaderCode){

    // create a vertex shader type (GLES20.GL_VERTEX_SHADER)
    // or a fragment shader type (GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER)
    int shader = GLES20.glCreateShader(type);

    // add the source code to the shader and compile it
    GLES20.glShaderSource(shader, shaderCode);
    GLES20.glCompileShader(shader);

    return shader;
}

如要繪製形狀，您必須編譯著色器程式碼，並將其新增至 OpenGL ES 程式物件，然後連結程式。請在繪製物件的建構函式中執行這項操作，這樣就只會一次。

注意：編譯 OpenGL ES 著色器和連結程式的費用高昂因此，請避免重複執行這項作業。如果使用您無須瞭解執行階段的著色器內容，那麼您應該建構程式碼，讓其僅建立一次，然後快取以供日後使用

Kotlin

class Triangle {
    ...

    private var mProgram: Int

    init {
        ...

        val vertexShader: Int = loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderCode)
        val fragmentShader: Int = loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderCode)

        // create empty OpenGL ES Program
        mProgram = GLES20.glCreateProgram().also {

            // add the vertex shader to program
            GLES20.glAttachShader(it, vertexShader)

            // add the fragment shader to program
            GLES20.glAttachShader(it, fragmentShader)

            // creates OpenGL ES program executables
            GLES20.glLinkProgram(it)
        }
    }
}

Java

public class Triangle() {
    ...

    private final int mProgram;

    public Triangle() {
        ...

        int vertexShader = MyGLRenderer.loadShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER,
                                        vertexShaderCode);
        int fragmentShader = MyGLRenderer.loadShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER,
                                        fragmentShaderCode);

        // create empty OpenGL ES Program
        mProgram = GLES20.glCreateProgram();

        // add the vertex shader to program
        GLES20.glAttachShader(mProgram, vertexShader);

        // add the fragment shader to program
        GLES20.glAttachShader(mProgram, fragmentShader);

        // creates OpenGL ES program executables
        GLES20.glLinkProgram(mProgram);
    }
}

此時，您已準備好新增繪製形狀的實際呼叫。使用下列工具繪製形狀： OpenGL ES 會要求您指定幾個參數，向轉譯管道說明您的需求繪製與繪製方式由於繪圖選項可能因形狀而異，形狀類別包含自己的繪圖邏輯。

建立 draw() 方法以繪製形狀。這段程式碼設定位置色彩值轉換為形狀的頂點著色器和片段著色器，然後執行繪圖函式。

Kotlin

private var positionHandle: Int = 0
private var mColorHandle: Int = 0

private val vertexCount: Int = triangleCoords.size / COORDS_PER_VERTEX
private val vertexStride: Int = COORDS_PER_VERTEX * 4 // 4 bytes per vertex

fun draw() {
    // Add program to OpenGL ES environment
    GLES20.glUseProgram(mProgram)

    // get handle to vertex shader's vPosition member
    positionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vPosition").also {

        // Enable a handle to the triangle vertices
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(it)

        // Prepare the triangle coordinate data
        GLES20.glVertexAttribPointer(
                it,
                COORDS_PER_VERTEX,
                GLES20.GL_FLOAT,
                false,
                vertexStride,
                vertexBuffer
        )

        // get handle to fragment shader's vColor member
        mColorHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "vColor").also { colorHandle ->

            // Set color for drawing the triangle
            GLES20.glUniform4fv(colorHandle, 1, color, 0)
        }

        // Draw the triangle
        GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, vertexCount)

        // Disable vertex array
        GLES20.glDisableVertexAttribArray(it)
    }
}

Java

private int positionHandle;
private int colorHandle;

private final int vertexCount = triangleCoords.length / COORDS_PER_VERTEX;
private final int vertexStride = COORDS_PER_VERTEX * 4; // 4 bytes per vertex

public void draw() {
    // Add program to OpenGL ES environment
    GLES20.glUseProgram(mProgram);

    // get handle to vertex shader's vPosition member
    positionHandle = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vPosition");

    // Enable a handle to the triangle vertices
    GLES20.glEnableVertexAttribArray(positionHandle);

    // Prepare the triangle coordinate data
    GLES20.glVertexAttribPointer(positionHandle, COORDS_PER_VERTEX,
                                 GLES20.GL_FLOAT, false,
                                 vertexStride, vertexBuffer);

    // get handle to fragment shader's vColor member
    colorHandle = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "vColor");

    // Set color for drawing the triangle
    GLES20.glUniform4fv(colorHandle, 1, color, 0);

    // Draw the triangle
    GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, vertexCount);

    // Disable vertex array
    GLES20.glDisableVertexAttribArray(positionHandle);
}

備妥上述所有程式碼後，繪製這個物件時只需要呼叫從轉譯器的 onDrawFrame() 方法中的 draw() 方法：

Kotlin

override fun onDrawFrame(unused: GL10) {
    ...

    mTriangle.draw()
}

Java

public void onDrawFrame(GL10 unused) {
    ...

    mTriangle.draw();
}

執行應用程式時，應如下所示：

圖 1. 在沒有投影或相機檢視畫面的情況下繪製的三角形。

這個程式碼範例有幾個問題。首先，這不會影響其次，三角形稍微縮小，會在您變更畫面時改變形狀以及裝置方向形狀出現偏移的原因在於沒有根據螢幕區域比例修正頂點目前顯示 GLSurfaceView。您可以使用投影和相機修正這個問題請參閱下一堂課

最後，三角形是靜止的，有點無聊。在新增動態效果課程，即可建立這個形狀並且讓 OpenGL ES 圖形管線發揮更大用處。