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一、OpenGL ES简介

虽然OpenGL的三维制图功能非常强大，但是它主要为计算机设计的，对于嵌入式设备和移动端设备来说显得比较臃肿，所以业界又设计了专供嵌入式设备的OpenGL ES 它相当于OpenGL的精简版，因为嵌入式设备追求性价比，所以能不做的渲染操作尽量不做，以便优化整体的系统性能

OpenGL ES将所有的渲染过程划分为若干着色器，每个着色器只负责自己这块的渲染操作。

着色器的小程序保存在扩展名为glsl的配置文件中，它采用GLSL语言编写，语法框架类似于C语言

OpenGL ES 2.0与3.0之间的GLSL语法差异如下：

（1）对于ES 3.0来说，glsl文件开头多了一行“#version 300 es”，表示当前小程序使用ES 3.0；（2）取消了ES 2.0的限定符attribute和varying，取而代之的是in和out；

（3）删除了ES 2.0的内置变量gl_FragColor和gl_FragData，改为通过out声明相关输出参数；（4）ES 2.0内置的纹理方法texture2D和texture3D都被新方法texture所取代；

（5）ES 3.0新增修饰符layout，它允许指定变量的位置序号；

二、着色器实战效果

如下图所示可以在下拉框中选择不同颜色填充

代码如下

Java类

package com.example.threed;import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;import android.app.ActivityManager;
import android.content.Context;
import android.content.pm.ConfigurationInfo;
import android.opengl.GLES30;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.AdapterView;
import android.widget.ArrayAdapter;
import android.widget.Spinner;
import android.widget.Toast;import com.example.threed.util.GlUtil;import java.nio.FloatBuffer;import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;public class EsShaderActivity extends AppCompatActivity {private final static String TAG = "EsShaderActivity";private GLSurfaceView glsv_content; // 声明一个图形库表面视图对象private int mProgramId; // 声明glsl小程序的编号private int mStyle; // 三角形样式// 三角形的顶点坐标数组private float mCoordArray[] = { // 默认按逆时针方向顺序绘制0.0f, 0.622008459f, 0.0f,   // 顶-0.5f, -0.311004243f, 0.0f,   // 左底0.5f, -0.311004243f, 0.0f    // 右底};// 三角形的顶点颜色数组（纯色）private float[] mColorPureArray = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};// 三角形的顶点颜色数组（彩色）private float[] mColorFullArray = {0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f};@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_es_shader);showEsVersion(); // 显示OpenGL ES的版本号initStyleSpinner(); // 初始化样式下拉框glsv_content = findViewById(R.id.glsv_content);// 声明使用OpenGL ES的版本号为3.0。使用ES30方法之前务必指定版本号glsv_content.setEGLContextClientVersion(3);// 给OpenGL的表面视图注册三维图形的渲染器glsv_content.setRenderer(new ShaderRender());// 设置渲染模式（关闭自动刷新）glsv_content.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY);}// 显示OpenGL ES的版本号private void showEsVersion() {ActivityManager am = (ActivityManager) getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);ConfigurationInfo info = am.getDeviceConfigurationInfo();String versionDesc = String.format("%08X", info.reqGlEsVersion);String versionCode = String.format("%d.%d", Integer.parseInt(versionDesc)/10000,Integer.parseInt(versionDesc)%10000);Toast.makeText(this, "系统的OpenGL ES版本号为"+versionCode, Toast.LENGTH_SHORT).show();}// 初始化样式下拉框private void initStyleSpinner() {ArrayAdapter<String> styleAdapter = new ArrayAdapter<>(this,R.layout.item_select, styleArray);Spinner sp_style = findViewById(R.id.sp_style);sp_style.setPrompt("请选择三角形样式");sp_style.setAdapter(styleAdapter);sp_style.setOnItemSelectedListener(new StyleSelectedListener());sp_style.setSelection(0);}private String[] styleArray = { "只画线条", "绘制纯色表面", "绘制彩色表面" };class StyleSelectedListener implements AdapterView.OnItemSelectedListener {public void onItemSelected(AdapterView<?> arg0, View arg1, int arg2, long arg3) {mStyle = arg2;glsv_content.requestRender(); // 主动请求渲染操作}public void onNothingSelected(AdapterView<?> arg0) {}}// 定义一个三维图形的渲染器private class ShaderRender implements GLSurfaceView.Renderer {// 在表面创建时触发@Overridepublic void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {// 设置白色背景。0.0f相当于00，1.0f相当于FFGLES30.glClearColor(1f, 1f, 1f, 1);// 初始化着色器mProgramId = GlUtil.initShaderProgram(EsShaderActivity.this, "shader_vertex.glsl", "shader_fragment.glsl");}// 在表面变更时触发@Overridepublic void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {GLES30.glViewport(0, 0, width, height); // 设置输出屏幕大小// 开启剔除操作。开启之后才能调用glCullFace方法禁止光照、阴影和颜色等效果，以消除不必要的渲染计算。GLES30.glEnable(GLES30.GL_CULL_FACE);}// 执行框架绘制动作@Overridepublic void onDrawFrame(GL10 gl) {// 清除屏幕和深度缓存GLES30.glClear(GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GLES30.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);GLES30.glLineWidth(3); // 指定线宽drawTriangle(); // 绘制三角形}}// 绘制三角形private void drawTriangle() {FloatBuffer vertexBuffer = GlUtil.getFloatBuffer(mCoordArray);FloatBuffer colorBuffer;if (mStyle == 2) { // 绘制彩色表面colorBuffer = GlUtil.getFloatBuffer(mColorFullArray);} else { // 绘制纯色表面colorBuffer = GlUtil.getFloatBuffer(mColorPureArray);}// 获取顶点着色器的vPosition位置（来自shader_vertex.glsl）int positionLoc = GLES30.glGetAttribLocation(mProgramId, "vPosition");// 获取片段着色器的vColor位置（来自shader_vertex.glsl）int colorLoc = GLES30.glGetAttribLocation(mProgramId, "inColor");GLES30.glEnableVertexAttribArray(positionLoc); // 启用顶点属性数组GLES30.glEnableVertexAttribArray(colorLoc); // 启用顶点属性数组// 指定顶点属性数组的位置信息GLES30.glVertexAttribPointer(positionLoc, 3, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);// 指定顶点属性数组的颜色信息GLES30.glVertexAttribPointer(colorLoc, 4, GLES30.GL_FLOAT, false, 0, colorBuffer);if (mStyle == 0) { // 只绘制线条// 绘制物体的轮廓线条GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_LINE_LOOP, 0, mCoordArray.length/3);} else { // 也绘制表面// 绘制物体的轮廓表面GLES30.glDrawArrays(GLES30.GL_TRIANGLES, 0, mCoordArray.length/3);}GLES30.glDisableVertexAttribArray(colorLoc); // 禁用顶点属性数组GLES30.glDisableVertexAttribArray(positionLoc); // 禁用顶点属性数组}}

XML文件

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:orientation="vertical" ><LinearLayoutandroid:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:orientation="horizontal" ><TextViewandroid:layout_width="0dp"android:layout_height="wrap_content"android:layout_weight="1"android:gravity="right"android:text="三角形样式："android:textColor="@color/black"android:textSize="17sp" /><Spinnerandroid:id="@+id/sp_style"android:layout_width="0dp"android:layout_height="wrap_content"android:layout_weight="1"android:spinnerMode="dialog" /></LinearLayout><!-- 注意这里要使用控件的全路径android.opengl.GLSurfaceView --><android.opengl.GLSurfaceViewandroid:id="@+id/glsv_content"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="400dp" /></LinearLayout>

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