Cómo dibujar formas

Después de definir formas que se dibujarán con OpenGL, es probable que quieras dibujarlas. Dibujar formas con OpenGL ES 2.0 requiere un poco más de código de lo que podrías imaginar, porque la API proporciona un gran control sobre la canalización de renderización de gráficos.

En esta lección, se explica cómo dibujar las formas que definiste en la lección anterior usando la API de OpenGL ES 2.0.

Inicializa formas

Antes de empezar a dibujar, debes inicializar y cargar las formas que planeas hacer. A menos que la estructura (las coordenadas originales) de las formas que usas en tu programa cambien durante el curso de la ejecución, debes inicializarlas en el método onSurfaceCreated() del procesador para mejorar la memoria y la eficiencia del procesamiento.

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();
    }
    ...
}

Cómo dibujar una forma

Dibujar una forma definida con OpenGL ES 2.0 requiere una cantidad significativa de código, ya que debes proporcionar muchos detalles a la canalización de renderización de gráficos. Específicamente, debes definir lo siguiente:

  • Sombreador de vértices: Código de gráficos de OpenGL ES para procesar los vértices de una forma.
  • Sombreador de fragmentos: Código de OpenGL ES para renderizar la cara de una forma con colores o texturas.
  • Programa: Un objeto de OpenGL ES que contiene los sombreadores que deseas usar para dibujar una o más formas.

Necesitas al menos un sombreador de vértices para dibujar una forma y un sombreador de fragmentos para colorear esa forma. Estos sombreadores deben compilarse y luego agregarse a un programa OpenGL ES, que luego se usa para dibujar la forma. A continuación, se muestra un ejemplo de cómo definir sombreadores básicos que puedes usar para dibujar una forma en la clase Triangle:

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;" +
        "}";

    ...
}

Los sombreadores contienen código OpenGL Shading Language (GLSL) que debe compilarse antes de usarlos en el entorno de OpenGL ES. Para ello, crea un método de utilidades en tu clase de procesador:

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;
}

Para dibujar tu forma, debes compilar el código del sombreador, agregarlo a un objeto del programa OpenGL ES y luego vincular el programa. Haz esto en el constructor del objeto dibujado para que solo se realice una vez.

Nota: Compilar sombreadores de OpenGL ES y vincular programas es costoso en términos de ciclos de CPU y tiempo de procesamiento, por lo que debes evitar hacerlo más de una vez. Si no conoces el contenido de los sombreadores en el entorno de ejecución, debes compilar el código de modo que solo se creen una vez y, luego, se almacenen en caché para su uso posterior.

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);
    }
}

Ya estás listo para agregar las llamadas reales que dibujan la forma. Dibujar formas con OpenGL ES requiere que especifiques varios parámetros para indicarle a la canalización de renderización lo que quieres dibujar y cómo hacerlo. Dado que las opciones de dibujo pueden variar según la forma, te recomendamos que las clases de forma contengan su propia lógica de dibujo.

Para dibujar la forma, crea un método draw(). Este código establece los valores de posición y color en el sombreador de vértices y el sombreador de fragmentos de la forma y, luego, ejecuta la función de dibujo.

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);
}

Una vez que tengas todo este código implementado, dibujar este objeto solo requiere una llamada al método draw() desde el método onDrawFrame() de tu procesador:

Kotlin

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

    mTriangle.draw()
}

Java

public void onDrawFrame(GL10 unused) {
    ...

    mTriangle.draw();
}

Cuando ejecutes la aplicación, debería verse de la siguiente manera:

Figura 1: Triángulo dibujado sin una proyección ni una vista de cámara

Hay algunos problemas en este código de ejemplo. En primer lugar, no impresionará a tus amigos. En segundo lugar, el triángulo está un poco aplastado y cambia de forma cuando cambias la orientación de la pantalla del dispositivo. La razón por la que la forma está sesgada es que los vértices del objeto no se corrigieron para las proporciones del área de la pantalla donde se muestra el GLSurfaceView. Para solucionar ese problema, puedes usar una vista de cámara y proyección en la siguiente lección.

Por último, el triángulo es estacionario, lo cual es un poco aburrido. En la lección Agregar movimiento, harás que esta forma rote y usarás de manera más interesante la canalización de gráficos de OpenGL ES.