OpenGL进阶之构建通用框架

• 关于GLSurfaceView
• 关于GLSurfaceView.Renderer
• 关于Filter框架

一、关于GLSurfaceView

• 编写OpenGL ES应用的起始点是从类GLSurfaceView开始，GLSurfaceView是OpenGL ES API的核心类，在Android上使用Opengl操作的对象是GLSurfaceView，这是一个继承自View的扩展。

• 实现两个必须调用的方法

  • setRenderer()：设置renderer

  • setEGLContextClientVersion()：设置OpenGL版本号

    public class DefaultSurfaceView extends BaseSurfaceView {
    
        public DefaultSurfaceView(Context context) {
            super(context);
            setEGLContextClientVersion();
            setRenderer();
        }
    
        @Override
        protected void setRenderer() {
            DefaultRenderer defaultRenderer = new DefaultRenderer(mContext);
            defaultRenderer.setBitmap(getBitmap());
            setRenderer(defaultRenderer);
            setRenderMode(RENDERMODE_WHEN_DIRTY);
        }
    
        @Override
        protected void setEGLContextClientVersion() {
            setEGLContextClientVersion(2);
        }
    }
    

二、关于GLSurfaceView.Renderer

• 在Android上使用GLSurfaceView来显示并完成图片的渲染，实现渲染需要实现GLSurfaceView.Render接口

• 三个接口方法描述：

  • onDrawFrame(GL10 gl) ，该方法按照一定的刷新频率反复执行，定义实际的绘图操作；

  • onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config)，在创建SurfaceView的时候执行，主要用来设置一些绘制时不常变化的参数，比如：背景色，是否打开 z-buffer等。

  • onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height)，该方法在窗口重绘的时候执行，如果设备支持屏幕横向和纵向切换，这个方法将发生在横向<->纵向互换时。此时可以重新设置绘制的纵横比率。；

public class DefaultRenderer extends BaseRenderer {
  @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        super.onSurfaceCreated(gl, config);
        // 创建可以绘制纹理的基类Filter
        defaultFilter = new DefaultFilter(mContext);
        videoBuffer = CoordinateHelper.calculateDefaultBuffer();
        // 创建纹理ID，如果频繁调用onDrawFrame(),则不可将ID创建放在其中，不及时销毁会爆内存的；
        defaultTextureId = ShaderHelper.createTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, bitmap);
    }

    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        super.onSurfaceChanged(gl, width, height);
        calculateVertexMatrix();
    }

    private void calculateVertexMatrix() {
        Matrix.setIdentityM(vertexMatrix, 0);
        float bmpRatio = bitmap.getWidth() * 1.0f / bitmap.getHeight();
        float viewRatio = mViewWidth * 1.0f / mViewHeight;
        if (viewRatio < bmpRatio){
            // 齐高放大宽
            float scale = bmpRatio / viewRatio;
            Matrix.scaleM(vertexMatrix, 0, scale, -1.0f, 1.0f);
        }else{
            // 齐宽放大高
            float scale = viewRatio / bmpRatio;
            Matrix.scaleM(vertexMatrix, 0, 1.0f, -scale, 1.0f);
        }
    }

    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        super.onDrawFrame(gl);
        GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        GLES20.glViewport(0, 0, mViewWidth, mViewHeight);
        if (defaultFilter != null) {
            defaultFilter.onDraw(vertexMatrix, ShaderHelper.IDENTITY_MATRIX,
                    defaultTextureId, videoBuffer);
        }
    }
}

三、关于Filter框架

• 在项目中开发为了复用性更强，都要封装自己的通用框架，每个元素图层就是一个Filter。onDrawFrame中可能同时绘制很多元素，如背景、带美颜和滤镜效果的图片、前景、水印等，每一个元素对应一个Filter，方便图层初始和管理。

• Fitler 封装的绘制步骤：

  • 构造函数，创建Shader程序，获取句柄。可以有子类传入着色器，也可使用默认着色器；

  public AbstractFilter(Context context) {
    mContext = context;
    mProgramHandle = createProgram(context);
    checkProgram();
  }
  
  public AbstractFilter(Context context, int programHandle) {
    mContext = context;
    mProgramHandle = programHandle;
    checkProgram();
  }
  
  public AbstractFilter(Context context, @RawRes int vertexSourceRawId, @RawRes int fragmentSourceRawId) {
      mContext = context;
      mProgramHandle = ShaderHelper.createProgram(context, vertexSourceRawId, fragmentSourceRawId);
      checkProgram();
  }
  
  public AbstractFilter(Context context, String vertexSource, String fragmentSource) {
      mContext = context;
      mProgramHandle = ShaderHelper.createProgram(vertexSource, fragmentSource);
      checkProgram();
  }
  
  protected int createProgram(Context context) {
      return ShaderHelper.createProgram(context,
              R.raw.base_vertex_shader, R.raw.base_fragment_filter);
  }
  

  • 获取着色器中定义的属性句柄;

  protected void getGLSLValues() {
      aPositionLoc = GLES20.glGetAttribLocation(mProgramHandle, "aPosition");
      aTextureCoordLoc = GLES20.glGetAttribLocation(mProgramHandle, "aTextureCoord");
      uMVPMatrixLoc = GLES20.glGetUniformLocation(mProgramHandle, "uMVPMatrix");
      uTexMatrixLoc = GLES20.glGetUniformLocation(mProgramHandle, "uTexMatrix");
      mTextureLoc = GLES20.glGetUniformLocation(mProgramHandle, "sourceImage");
  }
  

  • 使用Program

  protected void useProgram() {
      GLES20.glUseProgram(mProgramHandle);
  }
  

  • 将句柄和纹理进行绑定

  protected void bindTexture(int textureId){
      GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);
      GLES20.glBindTexture(getTextureTarget(), textureId);
      GLES20.glUniform1i(mTextureLoc, 0);
  }
  

  • 为属性句柄赋值

  protected void bindGLSLValues(float[] mvpMatrix, FloatBuffer vertexBuffer, int coordsPerVertex, int vertexStride,
                              float[] texMatrix, FloatBuffer texBuffer, int texStride) {
      GLES20.glUniformMatrix4fv(uMVPMatrixLoc, 1, false, mvpMatrix, 0);
      GLES20.glUniformMatrix4fv(uTexMatrixLoc, 1, false, texMatrix, 0);
      GLES20.glEnableVertexAttribArray(aPositionLoc);
      GLES20.glVertexAttribPointer(aPositionLoc, coordsPerVertex,
              GLES20.GL_FLOAT, false, vertexStride, vertexBuffer);
      GLES20.glEnableVertexAttribArray(aTextureCoordLoc);
      GLES20.glVertexAttribPointer(aTextureCoordLoc, 2,
              GLES20.GL_FLOAT, false, texStride, texBuffer);
  }
  

  • 绘制

  protected void drawArrays(int firstVertex, int vertexCount) {
      GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_STRIP, firstVertex, vertexCount);
  }
  

  • 将属性句柄解绑释放

  protected void unbindGLSLValues() {
      GLES20.glDisableVertexAttribArray(aPositionLoc);
      GLES20.glDisableVertexAttribArray(aTextureCoordLoc);
  }
  

  • 将纹理句柄解绑

  protected void unbindTexture() {
      GLES20.glBindTexture(getTextureTarget(), 0);
  }
  

  • 释放Program

  protected void disuseProgram() {
      GLES20.glUseProgram(0);
  }
  
  public void releaseProgram() {
      GLES20.glDeleteProgram(mProgramHandle);
      mProgramHandle = -1;
  }