概述

这是一个新的系列，学习OpengGl Es，其实是《OpenGl Es 应用开发实践指南 Android卷》的学习笔记，感兴趣的可以直接看这本书，当然这个会记录自己的理解，以下只作为笔记，以防以后忘记

之后会对本书的前九章依次分析记录

Android OpenGl Es 学习（一）：创建一个OpenGl es程序

Android OpenGl Es 学习（二）：定义顶点和着色器

Android OpenGl Es 学习（三）：编译着色器

Android OpenGl Es 学习（四）：增填颜色

Android OpenGl Es 学习（五）：调整宽高比

Android OpenGl Es 学习（六）：进入三维

Android OpenGl Es 学习（七）：使用纹理

Android OpenGl Es 学习（八）：构建简单物体

Android OpenGl Es 学习（九）：增添触摸反馈

最终是要实现一个曲棍球的简单游戏，类似这样的

增添颜色

在现实世界中，物体有各种各样变色的颜色，我也可以在代码给我们的矩形添加颜色

平滑找色

我们上一篇学习了用uniform用单一的颜色绘制物体，那么我们该如何用许多不同的颜色和找色表达一个复杂的场景呢？

opengl有一个方法，可以在同一个三角形中混合不同的颜色，如果一个三角形每个顶点都有一个不同的颜色，并且在这些三角形的表面混合这些颜色，我们最终得到的是一个平滑找色的三角形

平滑找色是在顶点之间完成的

opengl给了我们一个方法，他可以平滑的混合一个直线和一个三角形的表面上每个顶点的颜色，我们接下来要让我们的矩形表现中间明亮而边缘处比较暗淡，所以我们需要知道矩形的中心点，让我们知道在哪里开始去混合颜色，所以我们要修改这个矩形的结构，拿到中心点

三角形扇

上篇文章定义的顶点

 / //逆时针绘制三角形
    float[] tableVertices = {
            //第一个三角
            -0.5f, -0.5f,
            0.5f, 0.5f,
            -0.5f, 0.5f,
            //第二个三角
            -0.5f,-0.5f,
            0.5f, -0.5f,
            0.5f, 0.5f,
            //线
            -0.5f, 0f,
            0.5f, 0f,
            //点
            0f, -0.25f,
            0f, 0.25f
    };

我们需要把这个顶点改了，改成如下的形式

 //逆时针绘制三角形
    float[] tableVertices = {
            //顶点
            0f, 0f,
            -0.5f, -0.5f,
            0.5f, -0.5f,
            0.5f, 0.5f,
            -0.5f, 0.5f,
            -0.5f, -0.5f,
            //线
            -0.5f, 0f,
            0.5f, 0f,
            //点
            0f, -0.25f,
            0f, 0.25f
    };

那这个该如何理解呢？

随着这个矩形中心点（0，0）的加入，我们最终看到了四个三角形，而不是俩个，如图：

每个三角形需要3个顶点，但有时候同一个顶点会用于多个三角形，我们看下上面的图片，每条边上的顶点都被俩个三角形使用，而中心顶点被4个三角形使用，我们为了不重复写这些顶点，我们可以采用上面的方式定义顶点，然后告诉opengl可以重用这些顶点，把这些顶点作为三角形扇绘制

一个三角形扇，以中间顶点作为起始，使用相邻俩个顶点创建第一个三角形，接下来每个顶点都会创建一个三角形，围绕起始的中心点按扇形展开，为了使这个扇形闭合，我们需要最后重复绘制第二个点

同时我们也要更新opengl函数，让他知道我们绘制的是三角形扇

GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLES, 0, 6);
//更新为
GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_FAN, 0, 6);

然后运行工程，跟上一篇一样，不过绘制的方式变了

增加新的颜色属性

上面我们已经更新了矩形的结构，现在我们为每一个顶点加入颜色属性，我们把数组更新如下

  float[] tableVertices = {
            //顶点
            0f, 0f,
            //顶点颜色值
            1f, 1f, 1f,

            -0.5f, -0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            0.5f, -0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            0.5f, 0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            -0.5f, 0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            -0.5f, -0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            //线
            -0.5f, 0f,
            1f, 0f, 0f,

            0.5f, 0f,
            1f, 0f, 0f,

            //点
            0f, -0.25f,
            1f, 0f, 0f,

            0f, 0.25f,
            0f, 0f, 1f
    };

我们为每个顶点增加了三个额外数字，这些数字分别代表红，绿，蓝，他们一起构成对应顶点的颜色

给着色器增加颜色属性

我们先更新顶点着色器vertex_shader.glsl

 attribute vec4 a_Position;
 attribute vec4 a_Color;
 varying vec4 v_Color;
 
  void main() {
      v_Color=a_Color;
      gl_Position =  a_Position;
      gl_PointSize=10.0;
   }

这次加入了一个属性a_Color，和一个varying的v_Color

当opengl构建一条直线和三角形时，会根据顶点构建对应的图形，然后把图像分解为片段，然后每一个片段都会被片段着色器执行一次

varying是一个特殊的变量类型，他把给他的那些值进行混合，并把这些值发给片段找色器，假如说一个顶点0为红色，顶点1为绿色，然后通过a_Color赋值给v_Color，来告诉opengl接近顶点0的混合后颜色更红，接近顶点1的颜色变得更绿

下面更新片段找色器fragment_shader1.glsl

 precision mediump float;
 varying vec4 v_Color;
 
   void main() {
        gl_FragColor = v_Color;
    }

我们用varying变量v_Color替换原来代码中的uniform，如果这个顶点属于直线那么opengl会用直线的俩个顶点颜色计算混合后的颜色，如果属于三角形，会利用三角形的三个顶点颜色计算混合后的颜色

varying如何生成每个片段混合后的颜色

现在我们了解到，直线或三角形每个片段的混合后颜色可以用一个varying生成,我们不仅可以混合颜色，可以给varying传递任何值，opengl都会选择直线顶点的俩个值或三角形三个顶点的三个值，然后平滑的混合这些值，每个片段都会有不同的值，这种混合使用线性差值实现的

一条直线的线性差值

假设我们有一条直线，他有一个红色的顶点，和一个绿色的顶点

直线从左到右：最左边100%红色 0%绿色，然后向右红色逐渐变淡，直到中间50%红色50%绿色，继续向右绿色逐渐增强，直到最右端0%红色 100%绿色

一旦我们把俩个颜色叠加在一起，最终就得到一个混合后的直线，这个就是线性差值的基本解释，每种颜色的强度依赖每个片段与包含那个颜色顶点的距离

我们可以用顶点0和顶点1的值，计算出当前片段对应的距离比，距离比是0到100之间的百分比，0%是左边顶点，100%是右边顶点，我们向左向右移动，距离比会0%到100%增加

要用线性差值计算混合值，可以用一下公式

blended_value=(vertex_0_value*(100%-diatance_ratio))+(vertex_1_value*diatance_ratio)

红色（1,0,0)，绿色（0，1，0），下图验证这个公式

在三角形表面混合

其实三角形颜色混合，和直线差不多，只不过这次计算方式不太一样

如图所示，对于三角形给的任意点，从这个点向三个顶点画一条直线，就可以生成一个内部三角形，这三个三角形的面积比例，就决定了这个点上每种颜色的权重

这些权重之和也是100%，可以用下面公式计算每个点的颜色分量

blended_value=(vertex_0_value*vertex_0_weight) + (vertex_1_value*vertex_1_weight)+
(vertex_2_value*(100%-vertex_0_weight-vertex_1_weight))

原理是一样的，只不过这次要处理三个点，而不是俩个

使用新的颜色属性渲染

我们上方已经更新了着色器，增加了颜色属性，去掉了uniform，那么我的java代码中也要相应的更新一下

首先我们增加俩个常量

  private final int BYTES_PER_FLOAT = 4;
  private int POSITION_COMPONENT_COUNT = 2;
  //新增
  private final int COLOR_COMPONENT_COUNT = 3;
  private final int STRIDE = (POSITION_COMPONENT_COUNT + COLOR_COMPONENT_COUNT) * BYTES_PER_FLOAT;

第一个常量COLOR_COMPONENT_COUNT表示颜色有三个分量rgb表示

第二常量STRIDE:我们现在同一个数据数组既有位置属性又有颜色属性，opengl不能假定下一个位置紧跟上一个位置，如果OpenGL读入了顶点数据，那么想要读入下一个顶点数据，他需要跳过颜色数据，所以我们需要跨距（STRIDE）告诉opengl每个位置之间有多少个字节，这样他就知道要跳过多少

然后更新属性顶点

  		//获取shader属性
        a_position = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_Position");
        a_color = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_Color");

        //绑定a_position和verticeData顶点位置
        /**
         * 第一个参数，这个就是shader属性
         * 第二个参数，每个顶点有多少分量，我们这个只有来个分量
         * 第三个参数，数据类型
         * 第四个参数，只有整形才有意义，忽略
         * 第5个参数，一个数组有多个属性才有意义，我们只有一个属性，传0
         * 第六个参数，opengl从哪里读取数据
         */
        verticeData.position(0);
        GLES20.glVertexAttribPointer(a_position, POSITION_COMPONENT_COUNT, GLES20.GL_FLOAT,
                false, STRIDE, verticeData);
        //开启顶点
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(a_position);

		//注释1
        verticeData.position(POSITION_COMPONENT_COUNT);
        GLES20.glVertexAttribPointer(a_color, COLOR_COMPONENT_COUNT, GLES20.GL_FLOAT,
                false, STRIDE, verticeData);
        //开启顶点
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(a_color);

我们从注释1 开始看

verticeData.position(POSITION_COMPONENT_COUNT);：opengl开始读入颜色属性时，我们要从第一个颜色属性开始，而不是第一个位置属性，所以我们要跳过第一个位置

接下来调用GLES20.glVertexAttribPointer把颜色数据和找色器中a_color关联起来，跨距告诉opengl俩个颜色之间的距离

运行一下，可以了自己改下颜色试试

使用Android只Color类转换颜色

当我们使用浮点属性时，我们需要0-1之间每个颜色分量的值，如果我们有一个颜色值，怎么才能拿到对应颜色分量的值呢？

Android中提供了Color类，可以轻易的获取颜色每个分量的值，比如：

     float red = Color.red(Color.GREEN) / 255f;
     float green = Color.green(Color.GREEN) / 255f;
     float blue = Color.blue(Color.GREEN) / 255f;

     //网络颜色定义

     int parseColor = Color.parseColor("#FFFFFF");
     float red = Color.red(parseColor) / 255f;
     float green = Color.green(parseColor) / 255f;
     float blue = Color.blue(parseColor) / 255f;

Color.red(),Color.green(),Color.blue(),返回0-255，为了转换为opengl的颜色范围，在除以255就行了

完整代码

public class AirHockKeyRender1 implements GLSurfaceView.Renderer {

    private final FloatBuffer verticeData;
    private final int BYTES_PER_FLOAT = 4;
    private int POSITION_COMPONENT_COUNT = 2;
    private final int COLOR_COMPONENT_COUNT = 3;
    private final int STRIDE = (POSITION_COMPONENT_COUNT + COLOR_COMPONENT_COUNT) * BYTES_PER_FLOAT;
    private final Context mContext;
    //逆时针绘制三角形
    //逆时针绘制三角形
    float[] tableVertices = {
            //顶点
            0f, 0f,
            //顶点颜色值
            1f, 1f, 1f,

            -0.5f, -0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            0.5f, -0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            0.5f, 0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            -0.5f, 0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            -0.5f, -0.5f,
            0.7f, 0.7f, 0.7f,

            //线
            -0.5f, 0f,
            1f, 0f, 0f,

            0.5f, 0f,
            1f, 0f, 0f,

            //点
            0f, -0.25f,
            1f, 0f, 0f,

            0f, 0.25f,
            0f, 0f, 1f
    };
    private int a_position;
    private int a_color;



    public AirHockKeyRender1(Context context) {
        this.mContext=context;
        //把float加载到本地内存
        verticeData = ByteBuffer.allocateDirect(tableVertices.length * BYTES_PER_FLOAT)
                .order(ByteOrder.nativeOrder())
                .asFloatBuffer()
                .put(tableVertices);
        verticeData.position(0);
    }

    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        //当surface被创建时，GlsurfaceView会调用这个方法，这个发生在应用程序
        // 第一次运行的时候或者从其他Activity回来的时候也会调用

        //清空屏幕
        GLES20.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
        //读取着色器源码
        String fragment_shader_source = ReadResouceText.readResoucetText(mContext, R.raw.fragment_shader1);
        String vertex_shader_source = ReadResouceText.readResoucetText(mContext, R.raw.vertex_shader1);

        //编译着色器源码
        int mVertexshader = ShaderHelper.compileShader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertex_shader_source);
        int mFragmentshader = ShaderHelper.compileShader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragment_shader_source);
        //链接程序
        int program = ShaderHelper.linkProgram(mVertexshader, mFragmentshader);

        //验证opengl对象
        ShaderHelper.volidateProgram(program);
        //使用程序
        GLES20.glUseProgram(program);

        //获取shader属性
        a_position = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_Position");
        a_color = GLES20.glGetAttribLocation(program, "a_Color");

        //绑定a_position和verticeData顶点位置
        /**
         * 第一个参数，这个就是shader属性
         * 第二个参数，每个顶点有多少分量，我们这个只有来个分量
         * 第三个参数，数据类型
         * 第四个参数，只有整形才有意义，忽略
         * 第5个参数，一个数组有多个属性才有意义，我们只有一个属性，传0
         * 第六个参数，opengl从哪里读取数据
         */
        verticeData.position(0);
        GLES20.glVertexAttribPointer(a_position, POSITION_COMPONENT_COUNT, GLES20.GL_FLOAT,
                false, STRIDE, verticeData);
        //开启顶点
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(a_position);

        verticeData.position(POSITION_COMPONENT_COUNT);
        GLES20.glVertexAttribPointer(a_color, COLOR_COMPONENT_COUNT, GLES20.GL_FLOAT,
                false, STRIDE, verticeData);
        //开启顶点
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(a_color);
    }

    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        //在Surface创建以后，每次surface尺寸大小发生变化，这个方法会被调用到，比如横竖屏切换

        GLES20.glViewport(0, 0, width, height);
    }

    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        //当绘制每一帧数据的时候，会调用这个放方法，这个方法一定要绘制一些东西，即使只是清空屏幕
        //因为这个方法返回后，渲染区的数据会被交换并显示在屏幕上，如果什么都没有话，会看到闪烁效果

        GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        //绘制长方形
        //指定着色器u_color的颜色为白色
        /**
         * 第一个参数：绘制绘制三角形
         * 第二个参数：从顶点数组0索引开始读
         * 第三个参数：读入6个顶点
         *
         * 最终绘制俩个三角形，组成矩形
         */
        GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_FAN, 0, 6);

        //绘制分割线

        GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_LINES, 6, 2);

        //绘制点
        GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_POINTS, 8, 1);

        GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_POINTS, 9, 1);
    }
}