図形を定義する

OpenGL ES ビューのコンテキストで描画するシェイプを定義できることは、アプリのハイエンド グラフィックを作成するための最初のステップです。OpenGL ES での描画は、OpenGL ES でグラフィック オブジェクトの定義がどのように行われるのかという基本的な事柄を理解していないと、少し難しい場合があります。

このレッスンでは、Android デバイスの画面を基準とする OpenGL ES 座標系、シェイプやシェイプ フェースの定義、三角形と正方形の定義の基本について説明します。

三角形を定義する

OpenGL ES では、3 次元空間上の座標を使用して描画オブジェクトを定義できます。そのため、三角形を描画する前に座標を定義する必要があります。OpenGL でこれを行う一般的な方法は、座標の浮動小数点数の頂点配列を定義することです。最大限の効率を実現するには、これらの座標を ByteBuffer に書き込みます。これは OpenGL ES グラフィック パイプラインに渡されて処理されます。

Kotlin

// number of coordinates per vertex in this array
const val COORDS_PER_VERTEX = 3
var triangleCoords = floatArrayOf(     // in counterclockwise order:
        0.0f, 0.622008459f, 0.0f,      // top
        -0.5f, -0.311004243f, 0.0f,    // bottom left
        0.5f, -0.311004243f, 0.0f      // bottom right
)

class Triangle {

    // Set color with red, green, blue and alpha (opacity) values
    val color = floatArrayOf(0.63671875f, 0.76953125f, 0.22265625f, 1.0f)

    private var vertexBuffer: FloatBuffer =
            // (number of coordinate values * 4 bytes per float)
            ByteBuffer.allocateDirect(triangleCoords.size * 4).run {
                // use the device hardware's native byte order
                order(ByteOrder.nativeOrder())

                // create a floating point buffer from the ByteBuffer
                asFloatBuffer().apply {
                    // add the coordinates to the FloatBuffer
                    put(triangleCoords)
                    // set the buffer to read the first coordinate
                    position(0)
                }
            }
}

Java

public class Triangle {

    private FloatBuffer vertexBuffer;

    // number of coordinates per vertex in this array
    static final int COORDS_PER_VERTEX = 3;
    static float triangleCoords[] = {   // in counterclockwise order:
             0.0f,  0.622008459f, 0.0f, // top
            -0.5f, -0.311004243f, 0.0f, // bottom left
             0.5f, -0.311004243f, 0.0f  // bottom right
    };

    // Set color with red, green, blue and alpha (opacity) values
    float color[] = { 0.63671875f, 0.76953125f, 0.22265625f, 1.0f };

    public Triangle() {
        // initialize vertex byte buffer for shape coordinates
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(
                // (number of coordinate values * 4 bytes per float)
                triangleCoords.length * 4);
        // use the device hardware's native byte order
        bb.order(ByteOrder.nativeOrder());

        // create a floating point buffer from the ByteBuffer
        vertexBuffer = bb.asFloatBuffer();
        // add the coordinates to the FloatBuffer
        vertexBuffer.put(triangleCoords);
        // set the buffer to read the first coordinate
        vertexBuffer.position(0);
    }
}

デフォルトでは、OpenGL ES は座標系を前提としています。ここで、[0,0,0] (X,Y,Z) は GLSurfaceView フレームの中心、[1,1,0] はフレームの右上隅、[-1,-1,0] はフレームの左下隅です。この座標系の図については、OpenGL ES デベロッパー ガイドをご覧ください。

この図形の座標は反時計回りで定義されているので、ご注意ください。描画順序は重要です。描画順序によって、シェイプの前面(通常は描画する面)と背面(OpenGL ES カルフェース機能を使用して描画しないことを選択可能)が定義されます。フェースとカリングについて詳しくは、OpenGL ES デベロッパー ガイドをご覧ください。

正方形を定義する

OpenGL で三角形を定義するのは簡単ですが、もう少し複雑にしたい場合はどうすればよいでしょうか。たとえば正方形の場合、これを行う方法はいくつかありますが、OpenGL ES でそのような形状を描画する一般的な方法は、2 つの三角形を一緒に描画することです。

図 1. 2 つの三角形を使った正方形の描画。

この場合も、この形状を表す 2 つの三角形について、反時計回りの頂点を定義して ByteBuffer に格納します。各三角形によって共有される 2 つの座標が 2 回定義されないように、描画リストを使用して OpenGL ES グラフィックス パイプラインにこれらの頂点の描画方法を指示します。この図形を描画するためのコードは次のとおりです。

Kotlin

// number of coordinates per vertex in this array
const val COORDS_PER_VERTEX = 3
var squareCoords = floatArrayOf(
        -0.5f,  0.5f, 0.0f,      // top left
        -0.5f, -0.5f, 0.0f,      // bottom left
         0.5f, -0.5f, 0.0f,      // bottom right
         0.5f,  0.5f, 0.0f       // top right
)

class Square2 {

    private val drawOrder = shortArrayOf(0, 1, 2, 0, 2, 3) // order to draw vertices

    // initialize vertex byte buffer for shape coordinates
    private val vertexBuffer: FloatBuffer =
            // (# of coordinate values * 4 bytes per float)
            ByteBuffer.allocateDirect(squareCoords.size * 4).run {
                order(ByteOrder.nativeOrder())
                asFloatBuffer().apply {
                    put(squareCoords)
                    position(0)
                }
            }

    // initialize byte buffer for the draw list
    private val drawListBuffer: ShortBuffer =
            // (# of coordinate values * 2 bytes per short)
            ByteBuffer.allocateDirect(drawOrder.size * 2).run {
                order(ByteOrder.nativeOrder())
                asShortBuffer().apply {
                    put(drawOrder)
                    position(0)
                }
            }
}

Java

public class Square {

    private FloatBuffer vertexBuffer;
    private ShortBuffer drawListBuffer;

    // number of coordinates per vertex in this array
    static final int COORDS_PER_VERTEX = 3;
    static float squareCoords[] = {
            -0.5f,  0.5f, 0.0f,   // top left
            -0.5f, -0.5f, 0.0f,   // bottom left
             0.5f, -0.5f, 0.0f,   // bottom right
             0.5f,  0.5f, 0.0f }; // top right

    private short drawOrder[] = { 0, 1, 2, 0, 2, 3 }; // order to draw vertices

    public Square() {
        // initialize vertex byte buffer for shape coordinates
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(
        // (# of coordinate values * 4 bytes per float)
                squareCoords.length * 4);
        bb.order(ByteOrder.nativeOrder());
        vertexBuffer = bb.asFloatBuffer();
        vertexBuffer.put(squareCoords);
        vertexBuffer.position(0);

        // initialize byte buffer for the draw list
        ByteBuffer dlb = ByteBuffer.allocateDirect(
        // (# of coordinate values * 2 bytes per short)
                drawOrder.length * 2);
        dlb.order(ByteOrder.nativeOrder());
        drawListBuffer = dlb.asShortBuffer();
        drawListBuffer.put(drawOrder);
        drawListBuffer.position(0);
    }
}

この例では、OpenGL でより複雑な図形を作成する方法を説明しています。一般に、三角形のコレクションを使用してオブジェクトを描画します。次のレッスンではこれらの図形を画面に描画する方法を学びます。