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前面几篇博文讲解了如何使用OpenGLES实现不同的3D图形
本篇博文讲解怎样实现3D世界的代表图形#xff1a;一个混色旋转的3D球体
二.球体解析
2.1 极限正多面体
如果有学习过我前几篇3D图形绘制的博文#xff0c;就知道要想绘制一个3D图形#xff0c;首先要做的…一.概述
前面几篇博文讲解了如何使用OpenGLES实现不同的3D图形
本篇博文讲解怎样实现3D世界的代表图形一个混色旋转的3D球体
二.球体解析
2.1 极限正多面体
如果有学习过我前几篇3D图形绘制的博文就知道要想绘制一个3D图形首先要做的第一步就是将要绘制的3D图形进行拆解拆解成能够使用单位图元——三角形进行绘制的各种子图形
然而懂点微积分的都知道球体本身就可以看作是一个被极限分解的正多面体 所以球面本身就可以使用三角形进行绘制并不需要拆解成其他子图形
那么现在要做的就是如何求解球体的顶点坐标。
2.2 求解球体顶点坐标
众所周知地球上任何一个地方都能用经纬度进行标识
以此类推先给球体设置一个经纬度 根据经纬度就将球体分解成四边形再将四边形分解成三角形。
那么求解球体的坐标就只需要求出四边形的坐标即可。 2.3 球体顶点坐标公式
根据上述讲解和图示很容易就能得出球体顶点坐标公式
x0 R * cos(a) * sin(b)y0 R * sin(a))z0 R * cos(a) * cos(b)
三.Render变量定义
3.1 常规变量定义
还是常见的几个变量跟其他3D图形的常规变量并无差别
//MVP矩阵
private float[] mMVPMatrix new float[16];//着色器程序/渲染器
private int shaderProgram;//返回属性变量的位置
//MVP变换矩阵属性
private int mvpMatrixLoc;
//位置属性
private int aPositionLocation;
//颜色属性
private int aColorLocation;//surface宽高比
private float ratio;
3.2 定义顶点坐标数组和缓冲
前文中已经讲解对于球体并不需要拆解出子图形而且颜色混合我会在着色器代码中实现并不会在Render代码中动态加载实现因此只需要定义一个数组和缓冲就是顶点坐标。
//球体顶点坐标数组
private float vertexData[];
//顶点缓冲
private FloatBuffer vertexBuffer;
3.3 定义MVP矩阵
//MVP矩阵
private float[] mMVPMatrix new float[16];
四.Render着色器、内存分配等
4.1 着色器创建、链接、使用
4.2 着色器属性获取、赋值
4.3 缓冲内存分配
这几个部分的代码实现2D图形绘制基本一致
可参考以前2D绘制的相关博文里面都有详细的代码实现
不再重复展示代码
五.Render动态创建顶点
创建顶点时需要传入半径0.85f
createBallPositions(0.85f);
球体渲染的关键函数
createBallPositions(float r)
private void createBallPositions(float r) {// 存放顶点坐标的ArrayListArrayListFloat alVertix new ArrayListFloat();// 将球进行单位切分的角度final int angleSpan 5;// 纬度angleSpan度一份for (int wAngle -90; wAngle 90; wAngle wAngle angleSpan) {// 经度angleSpan度一份for (int jAngle 0; jAngle 360; jAngle jAngle angleSpan) {// 纵向横向各到一个角度后计算对应的此点在球面上的坐标float x0 (float) (r * Math.cos(Math.toRadians(wAngle)) * Math.sin(Math.toRadians(jAngle)));float y0 (float) (r * Math.sin(Math.toRadians(wAngle)));float z0 (float) (r * Math.cos(Math.toRadians(wAngle)) * Math.cos(Math.toRadians(jAngle)));float x1 (float) (r * Math.cos(Math.toRadians(wAngle)) * Math.sin(Math.toRadians(jAngle angleSpan)));float y1 (float) (r * Math.sin(Math.toRadians(wAngle)));float z1 (float) (r * Math.cos(Math.toRadians(wAngle)) * Math.cos(Math.toRadians(jAngle angleSpan)));float x2 (float) (r * Math.cos(Math.toRadians(wAngle angleSpan)) * Math.sin(Math.toRadians(jAngle angleSpan)));float y2 (float) (r * Math.sin(Math.toRadians(wAngle angleSpan)));float z2 (float) (r * Math.cos(Math.toRadians(wAngle angleSpan)) * Math.cos(Math.toRadians(jAngle angleSpan)));float x3 (float) (r * Math.cos(Math.toRadians(wAngle angleSpan)) * Math.sin(Math.toRadians(jAngle)));float y3 (float) (r * Math.sin(Math.toRadians(wAngle angleSpan)));float z3 (float) (r * Math.cos(Math.toRadians(wAngle angleSpan)) * Math.cos(Math.toRadians(jAngle)));// 将计算出来的XYZ坐标加入存放顶点坐标的ArrayListalVertix.add(x1);alVertix.add(y1);alVertix.add(z1);alVertix.add(x0);alVertix.add(y0);alVertix.add(z0);alVertix.add(x2);alVertix.add(y2);alVertix.add(z2);alVertix.add(x3);alVertix.add(y3);alVertix.add(z3);/*2---------------3| / || / || / || / || / |1---------------0*/}}float f[] new float[alVertix.size()];for (int i 0; i f.length; i) {f[i] alVertix.get(i);}vertexData f;
}
六.Render绘制
6.1 MVP矩阵
//MVP矩阵赋值
mMVPMatrix TransformUtils.getBallMVPMatrix(ratio);
//将变换矩阵传入顶点渲染器
glUniformMatrix4fv(mvpMatrixLoc, 1, false, mMVPMatrix, 0);getBallMVPMatrix(float ratio)
依然采用的是视椎体透视投影
public static float[] getBallMVPMatrix(float ratio) {float[] modelMatrix getIdentityMatrix(16, 0); //模型变换矩阵float[] modelMatrix0 getIdentityMatrix(16, 0); //模型变换矩阵float[] viewMatrix getIdentityMatrix(16, 0); //观测变换矩阵/相机矩阵float[] projectionMatrix getIdentityMatrix(16, 0); //投影变换矩阵mBallRotateAgree (mBallRotateAgree 1.0f) % 360;Matrix.setRotateM(modelMatrix, 0, mBallRotateAgree, 1, 0, 1);Matrix.translateM(modelMatrix0,0,0.0f,0.3f,0.3f);Matrix.multiplyMM(modelMatrix, 0, modelMatrix, 0, modelMatrix0, 0);Matrix.setLookAtM(viewMatrix, 0, 0, 0, 3, 0f, 0f, 0f, 0f, 1.0f, 0.0f);Matrix.frustumM(projectionMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 1, 10);float[] tmpMatrix new float[16];float[] mvpMatrix new float[16];Matrix.multiplyMM(tmpMatrix, 0, viewMatrix, 0, modelMatrix, 0);Matrix.multiplyMM(mvpMatrix, 0, projectionMatrix, 0, tmpMatrix, 0);return mvpMatrix;
}6.2 绘制球体
//准备顶点坐标内存
glVertexAttribPointer(aPositionLocation, 3, GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);
//绘制
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, vertexData.length / 3);
七.着色器代码
(1).ball_vertex_shader.glsl
#version 300 eslayout (location 0) in vec4 vPosition;
layout (location 1) in vec4 aColor;uniform mat4 u_Matrix;out vec4 vColor;void main() {gl_Position u_Matrix*vPosition;float x vPosition.x;float y vPosition.y;float z vPosition.z;//效果较真实vColor vec4(x, y, z, 0.0);
}(2).ball_fragtment_shader.glsl
#version 300 es
#extension GL_OES_EGL_image_external_essl3 : require
precision mediump float;in vec4 vColor;out vec4 outColor;void main(){outColor vColor;
}八.效果展示
混色旋转的球体
