Pro OpenGL ES for Android

Apress, 2012 In 1985 I brought home a new shiny Commodore Amiga 1000, about one week after they were released. Coming with a whopping 512K of memory, programmable colormaps, a Motorola 68K CPU, and a modern multitasking operating system, it had “awesome” writ all over it. Metaphorically speaking, of course. I thought it might make a good platform for an astronomy program, as I could now control the colors of those star-things instead of having to settle for a lame fixed color palette forced upon me from the likes of Hercules or the C64. So I coded up a 24-line basic routine to draw a random star field, turned out the lights, and thought, “Wow! I bet I could write a cool astronomy program for that thing!” Twenty-six years later I am still working on it and hope to get it right one of these days. Back then my dream device was something I could slip into my pocket, pull out when needed, and aim it at the sky to tell me what stars or constellations I was looking at. It’s called a smartphone. I thought of it first. As good as these things are for playing music, making calls, or slinging birdies at piggies, it really shines when you get to the 3D stuff. After all, 3D is all around us— unless you are a pirate and have taken to wearing an eye patch, in which case you’ll have very limited depth perception. Arrrggghhh. Plus 3D apps are fun to show off to people. They’ll “get it.” In fact, they’ll get it much more than, say, that mulch buyer’s guide app all the kids are talking about. (Unless they show off their mulch in 3D, but that would be a waste of a perfectly good dimension.) So, 3D apps are fun to see, fun to interact with, and fun to program. Which brings me to this book. I am by no means a guru in this field. The real gurus are the ones who can knock out a couple of NVIDIA drivers before breakfast, 4-dimensional hypercube simulators by lunch, and port Halo to a TokyoFlash watch before the evening’s Firefly marathon on SyFy. I can’t do that. But I am a decent writer, have enough of a working knowledge of the subject to make me harmless, and know how to spell “3D.” So here we are. amazon link:http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/1430240024/buythisbooks-20 ### Pro OpenGL ES for Android #### 关键知识点概览 1. **OpenGL ES简介与发展历程** - OpenGL ES（Open Graphics Library for Embedded Systems）是OpenGL的一个版本，专为移动设备如智能手机和平板电脑设计。 - OpenGL ES的发展背景，以及它如何成为现代移动设备图形处理的标准之一。 2. **计算机图形学的基础** - 计算机图形学的历史演变，从早期的简单图形到复杂的3D场景渲染。 - 介绍不同阶段的关键技术发展，包括硬件加速、纹理映射等。 3. **数学基础知识** - 计算机图形学中的基本数学概念，如向量、矩阵运算。 - 如何使用这些数学工具进行三维空间中的对象变换，包括旋转、缩放和移动。 4. **二维到三维的转变** - 从二维图形过渡到三维图形的技术挑战。 - 在Android平台上实现这一转变的具体方法和技术细节。 5. **光照效果** - 光照模型在三维图形中的作用及其对视觉效果的影响。 - 实现真实感光照的方法，包括环境光、漫反射光和镜面反射光。 6. **纹理映射** - 纹理映射的基本原理及其在增强3D模型真实感方面的作用。 - 不同类型的纹理映射技术和其实现细节。 7. **混合技术** - 混合技术在渲染透明物体或实现特殊视觉效果时的应用。 - 通过混合技术实现逼真效果的具体案例分析。 8. **高级渲染技巧** - 高级渲染技术，如阴影投射、粒子系统等。 - 这些技术如何提高渲染质量和效率，并创造更吸引人的用户界面。 9. **性能优化** - 移动设备上实现高性能图形渲染的策略和技术。 - 包括减少绘制调用次数、使用顶点缓冲区等方法来提高帧率。 10. **OpenGL ES 2.0与着色器** - OpenGL ES 2.0的新特性及其对图形编程的影响。 - 着色器编程语言(GLSL)的介绍及其实例演示。 #### 深入探讨 **OpenGL ES的发展历程：** OpenGL ES作为一种专门为移动设备设计的图形API，自推出以来就受到了广泛的关注。它不仅简化了OpenGL的核心功能，还针对嵌入式系统的限制进行了优化。随着移动计算能力的不断提升，OpenGL ES也经历了多个版本的迭代，从最初的OpenGL ES 1.x到目前广泛使用的OpenGL ES 3.x。 **计算机图形学的发展历程：** 从1985年作者购买第一台Commodore Amiga 1000并编写出简单的星图程序开始，便开启了他对计算机图形学的兴趣之旅。随着时间的推移，计算机图形学领域经历了巨大的变革。从最初的单色显示到彩色显示，再到现在的高分辨率3D渲染，技术的进步极大地丰富了用户体验。 **数学基础知识的重要性：** 在计算机图形学中，数学基础知识至关重要。无论是二维还是三维图形的处理，都需要使用到向量和矩阵的概念。例如，在三维空间中进行对象的旋转操作就需要使用到矩阵乘法。掌握这些数学工具对于理解和实现复杂的图形算法具有重要意义。 **二维到三维的转变：** 从二维图形过渡到三维图形是一项重要的技术进步。这不仅涉及到图形数据结构的变化，还需要引入新的概念和技术，如深度缓冲、视角变换等。在Android平台上，开发者可以利用OpenGL ES API来实现这些转变，从而创建更加生动和真实的虚拟环境。 **光照效果的实现：** 光照是三维场景中非常重要的一个方面，它可以显著提升图形的真实感。OpenGL ES提供了多种方法来模拟不同的光照效果。例如，可以通过设置光源的位置、颜色以及强度来模拟环境光、漫反射光和镜面反射光。此外，还可以使用光照贴图来进一步增强光照效果的真实性。 **纹理映射的应用：** 纹理映射是一种将图像投影到三维模型表面的技术，它能够极大地提高图形的真实感。通过使用不同类型的纹理映射技术，如环境映射、凹凸映射等，可以创造出丰富的视觉效果。纹理映射不仅可以应用于静态图像，也可以应用于动态视频，从而实现更为复杂的效果。 **混合技术详解：** 混合技术是用于处理半透明对象的一种关键技术。通过控制像素的不透明度，可以实现实体与半透明物体之间的平滑过渡。在OpenGL ES中，混合技术通常通过设置混合函数来实现，比如使用GL_SRC_ALPHA和GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA来控制透明度。 **高级渲染技巧：** 除了基础的图形渲染之外，还有许多高级渲染技巧可以用来提高图形的质量和表现力。例如，阴影投射技术可以通过模拟光线与物体的相互作用来增加场景的真实感；粒子系统则可以用来模拟烟雾、火焰等自然现象，为游戏和应用程序增添生动的特效。 **性能优化策略：** 在移动设备上实现高性能图形渲染是一个挑战。为了提高渲染效率，开发者需要采用一系列优化策略。这些策略包括减少不必要的绘制调用、合理使用纹理资源、利用顶点缓冲区等。此外，还可以通过对场景进行分层渲染来减少计算负载，从而提高帧率和响应速度。 **OpenGL ES 2.0与着色器编程：** OpenGL ES 2.0引入了许多新特性，其中最重要的是对可编程着色器的支持。通过使用GLSL（OpenGL Shading Language），开发者可以直接控制每个像素和顶点的渲染过程，从而实现更为复杂的图形效果。着色器编程不仅提高了渲染灵活性，也为开发者提供了更大的创意空间。 通过深入学习这些知识点，开发者可以获得开发高质量、高性能Android应用程序所需的核心技能。无论是在游戏开发领域还是其他类型的图形应用中，掌握OpenGL ES的相关知识都是非常有价值的。