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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 requer um pouco mais de código do que você imagina, porque a API fornece 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 preciso inicializá-las no método onSurfaceCreated() do seu renderizador para que haja eficiência de memória e processamento.

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();
        }
        ...
    }
    

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, você precisa 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 sombreamentos 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 então usado para desenhar a forma. Veja um exemplo de como definir sombreadores básicos que podem ser usados para desenhar uma forma na classe 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;" +
            "}";

        ...
    }
    

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:

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 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 seu objeto desenhado, para que só precise fazer uma vez.

Observação: a compilação de sombreadores OpenGL ES e a vinculação de programas são dispendiosas, em termos de ciclos de CPU e tempo de processamento. Então, evite fazê-las mais de uma vez. Se você não conhecer o conteúdo dos sombreadores no momento da execução, crie seu código de forma que eles só sejam criados uma vez e depois armazenados em cache para 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);
        }
    }
    

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 de que maneira. Como as opções de desenho podem variar de acordo com a forma, é recomendável fazer com 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 do sombreador de vértice e do sombreador de fragmento da forma e depois executa a função de desenho.

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);
    }
    

Depois de aplicar todo esse código, o desenho do objeto requer apenas uma chamada para o método draw() de dentro do método onDrawFrame() do renderizador:

Kotlin

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

        triangle.draw()
    }
    

Java

    public void onDrawFrame(GL10 unused) {
        ...

        triangle.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 com ele. Em segundo, 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 a GLSurfaceView é exibida. Você pode corrigir esse problema usando uma projeção e uma 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.