Desenhar formas

Depois de definir as formas a serem desenhadas com o OpenGL, você provavelmente vai querer desenhá-las. Desenhar formas com o OpenGL ES 2.0 exige um pouco mais de código do que você imagina, porque a API oferece um grande controle sobre o pipeline de renderização de gráficos.

Esta lição explica como desenhar as formas que você definiu na lição anterior usando a API OpenGL ES 2.0.

Inicializar formas

Antes de fazer qualquer desenho, você precisa inicializar e carregar as formas que planeja desenhar. A menos que a estrutura (as coordenadas originais) das formas usadas no programa mude durante a execução, é necessário inicializá-las no método onSurfaceCreated() do renderizador para eficiência de memória e processamento.

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()
    }
    ...
}

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();
    }
    ...
}

Desenhar uma forma

Desenhar uma forma definida usando o OpenGL ES 2.0 requer uma quantidade significativa de código, porque você precisa fornecer muitos detalhes ao pipeline de renderização de gráficos. Especificamente, é necessário definir o seguinte:

• Vertex Shader: código de gráficos do OpenGL ES para renderizar os vértices de uma forma.
• Fragment Shader: código do OpenGL ES para renderizar a face de uma forma com cores ou texturas.
• Program: um objeto do OpenGL ES que contém os sombreadores que você quer usar para desenhar uma ou mais formas.

Você precisa de pelo menos um sombreador de vértice para desenhar uma forma e um sombreador de fragmento para colorir essa forma. Esses sombreadores precisam ser compilados e adicionados a um programa OpenGL ES, que é usado para desenhar a forma. Confira um exemplo de como definir sombreadores básicos que podem ser usados para desenhar uma forma na classe Triangle:

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;" +
            "}"

    ...
}

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;" +
        "}";

    ...
}

Os sombreadores contêm o código OpenGL Shading Language (GLSL) que precisa ser compilado antes de ser usado no ambiente OpenGL ES. Para compilar esse código, crie um método utilitário na sua classe de renderizador:

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)
    }
}

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;
}

Para desenhar sua forma, é necessário compilar o código do sombreador, adicioná-lo a um objeto do programa OpenGL ES e vincular o programa. Faça isso no construtor do objeto desenhado, para que seja feito apenas uma vez.

Observação:a compilação de sombreadores OpenGL ES e a vinculação de programas é cara em termos de ciclos de CPU e tempo de processamento. Por isso, evite fazer isso mais de uma vez. Se você não souber o conteúdo dos sombreadores no momento da execução, crie seu código de forma que eles só sejam criados uma vez e armazenados em cache para uso posterior.

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)
        }
    }
}

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);
    }
}

Neste momento, você está pronto para adicionar as chamadas que desenham sua forma. Para desenhar formas com o OpenGL ES, é necessário especificar vários parâmetros para informar ao pipeline de renderização o que você quer desenhar e como. Como as opções de desenho podem variar de acordo com a forma, é recomendável que as classes de forma contenham a própria lógica de desenho.

Crie um método draw() para desenhar a forma. Esse código define os valores de posição e cor para o sombreador de vértice e o sombreador de fragmento da forma e, em seguida, executa a função de desenho.

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)
    }
}

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);
}

Depois de aplicar todo esse código, o desenho do objeto precisa apenas de uma chamada para o método draw() no método onDrawFrame() do renderizador:

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

    mTriangle.draw()
}

public void onDrawFrame(GL10 unused) {
    ...

    mTriangle.draw();
}

Quando você executar o aplicativo, ele será parecido com este:

Figura 1. Triângulo desenhado sem uma projeção ou visualização de câmera.

Há alguns problemas nesse exemplo de código. Em primeiro lugar, seus amigos não ficarão impressionados. Em segundo lugar, o triângulo está um pouco comprimido e muda de forma quando você muda a orientação da tela do dispositivo. A forma foi distorcida porque os vértices do objeto não foram corrigidos para as proporções da área da tela em que o GLSurfaceView é mostrado. Você pode corrigir esse problema usando uma projeção e visualização de câmera na próxima lição.

Por fim, o triângulo é estático, o que é um pouco entediante. Na lição Adicionar movimento, você faz essa forma girar e usa o pipeline de gráficos do OpenGL ES de maneira mais interessante.