OpenGLES3D图形编程入门

### OpenGL ES 3D 图形编程入门 #### 1. 从 2D 到 3D 的跨越 在之前的开发中，借助 OpenGL ES 的强大功能成功创建了 2D 游戏。使用纹理图集和精灵批处理器，不仅让游戏实现起来轻松，还保证了良好的性能。同时，合理设计游戏机制以及明确世界单位和像素单位的关系，大大简化了游戏开发过程。 现在，是时候迈向 3D 图形编程的世界了。其实在定义视锥体和精灵顶点时，我们已经在 3D 空间中工作过，只是顶点的 z 坐标默认设为 0。与 2D 渲染相比，3D 渲染有以下不同： - 顶点不仅有 x 和 y 坐标，还增加了 z 坐标。 - 采用透视投影而非正交投影。 - 离相机越远的物体看起来越小。 - 变换（如旋转、平移和缩放）在 3D 中有更多自由度，可以在三个轴上自由移动顶点。 - 可以在 3D 空间中定义任意位置和方向的相机。 - 物体三角形的渲染顺序变得重要，离相机近的物体要覆盖离相机远的物体。 #### 2. 准备工作 接下来会编写几个示例，沿用之前创建的整个框架，包括 GLGame、GLScreen、Texture 和 Vertices 类。本章的启动活动名为 GL3DBasicsStarter，可复用之前的 GLBasicsStarter 活动代码，只需将示例类的包名改为 com.badlogic.androidgames.gl3d，并将每个测试以 <activity> 元素的形式添加到清单文件中。所有测试将以固定的横向方向运行，在每个 <activity> 元素中指定。 每个测试都是 GLGame 抽象类的实例，实际的测试逻辑以 GLScreen 实例的形式在 GLGame 实现中实现。为节省篇幅，后续仅展示 GLScreen 实例的相关部分。测试的命名约定为 XXXTest 和 XXXScreen 分别对应 GLGame 和 GLScreen 的实现。 #### 3. 3D 顶点处理 在之前的学习中，我们知道顶点有几个属性：位置、颜色（可选）和纹理坐标（可选）。之前创建的 Vertices 类处理顶点相关细节，但顶点位置仅限于 x 和 y 坐标。要实现 3D 渲染，只需对 Vertices 类进行修改，使其支持 3D 顶点位置。 下面是新创建的 Vertices3 类，用于处理 3D 顶点： ```java package com.badlogic.androidgames.framework.gl; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.ByteOrder; import java.nio.IntBuffer; import java.nio.ShortBuffer; import javax.microedition.khronos.opengles.GL10; import com.badlogic.androidgames.framework.impl.GLGraphics; public class Vertices3 { final GLGraphics glGraphics; final boolean hasColor; final boolean hasTexCoords; final int vertexSize; final IntBuffer vertices; final int[] tmpBuffer; final ShortBuffer indices; public Vertices3(GLGraphics glGraphics, int maxVertices, int maxIndices, boolean hasColor, boolean hasTexCoords) { this.glGraphics = glGraphics; this.hasColor = hasColor; this.hasTexCoords = hasTexCoords; this.vertexSize = (3 + (hasColor ? 4 : 0) + (hasTexCoords ? 2 : 0)) * 4; this.tmpBuffer = new int[maxVertices * vertexSize / 4]; ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(maxVertices * vertexSize); buffer.order(ByteOrder.nativeOrder()); vertices = buffer.asIntBuffer(); if (maxIndices > 0) { buffer = ByteBuffer.allocateDirect(maxIndices * Short.SIZE / 8); buffer.order(ByteOrder.nativeOrder()); indices = buffer.asShortBuffer(); } else { indices = null; } } public void setVertices(float[] vertices, int offset, int length) { this.vertices.clear(); int len = offset + length; for (int i = offset, j = 0; i < len; i++, j++) tmpBuffer[j] = Float.floatToRawIntBits(vertices[i]); this.vertices.put(tmpBuffer, 0, length); this.vertices.flip(); } public void setIndices(short[] indices, int offset, int length) { this.indices.clear(); this.indices.put(indices, offset, length); this.indices.flip(); } public void bind() { GL10 gl = glGraphics.getGL(); gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY); vertices.position(0); gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, vertexSize, vertices); if (hasColor) { gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY); vertices.position(3); gl.glColorPointer(4, GL10.GL_FLOAT, vertexSize, vertices); } if (hasTexCoords) { gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY); vertices.position(hasColor ? 7 : 3); gl.glTexCoordPointer(2, GL10.GL_FLOAT, vertexSize, vertices); } } public void draw(int primitiveType, int offset, int numVertices) { GL ```