Android OpenGL ES 简明开发教程
分类：android学习笔记-12-14 15:04375人阅读评论(0)收藏举报ApiDemos 的Graphics示例中含有OpenGL ES 例子，OpenGL ES 主要用来开发3D图形应用的。OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是 OpenGL 三维图形 API 的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计。
下面是维基百科中对应OpenGL ES的简介：
OpenGL ES 是从 OpenGL 裁剪定制而来的，去除了 glBegin/glEnd，四边形（GL_QUADS）、多边形（GL_POLYGONS）等复杂图元等许多非绝对必要的特性。经过多年发展，现在主要有两个版本，OpenGL ES 1.x 针对固定管线硬件的，OpenGL ES 2.x 针对可编程管线硬件。OpenGL ES 1.0 是以 OpenGL 1.3 规范为基础的，OpenGL ES 1.1 是以 OpenGL 1.5 规范为基础的，它们分别又支持 common 和 common lite 两种profile。lite profile只支持定点实数，而common profile既支持定点数又支持浮点数。 OpenGL ES 2.0 则是参照 OpenGL 2.0 规范定义的，common profile发布于-8，引入了对可编程管线的支持。
在解析AndroidApiDemos 中OpenGL ES示例前，有必要对OpenGL ES 开发单独做个简明开发教程，可以帮助从未接触过3D开发的程序员了解OpenGL 的开发的基本概念和方法，很多移动手机平台都提供了对OpenGL ES 开发包的支持，因此尽管这里使用Android平台介绍OpenGL ES ,但基本概念和步骤同样适用于其它平台。
简明开发教程主要参考 Jayway Team Blog中OpenGL ES开发教程 ， 这是一个写的比较通俗易懂的开发教程，适合OpenGL ES初学者。
除了这个OpenGL ES 简明开发教程外，以后将专门针对OpenGL ES写个由浅入深的开发教程，尽请关注。
在Andorid平台上构造一个OpenGL View非常简单，主要有两方面的工作：
GLSurfaceView
Android平台提供的OpenGL ES API主要定义在包android.opengl ,javax.microedition.khronos.egl ,javax.microedition.khronos.opengles ,java.nio 等几个包中，其中类GLSurfaceView 为这些包中的核心类：
起到连接OpenGL ES与Android的View层次结构之间的桥梁作用。使得Open GL ES库适应于Anndroid系统的Activity生命周期。使得选择合适的Frame buffer像素格式变得容易。创建和管理单独绘图线程以达到平滑动画效果。提供了方便使用的调试工具来跟踪OpenGL ES函数调用以帮助检查错误。
因此编写OpenGL ES应用的起始点是从类GLSurfaceView开始，设置GLSurfaceView只需调用一个方法来设置OpenGLView用到的GLSurfaceView.Renderer.
GLSurfaceView.Renderer
GLSurfaceView.Renderer定义了一个统一图形绘制的接口，它定义了如下三个接口函数：
onSurfaceCreated : 在这个方法中主要用来设置一些绘制时不常变化的参数，比如：背景色，是否打开 z-buffer等。onDrawFrame: 定义实际的绘图操作。onSurfaceChanged: 如果设备支持屏幕横向和纵向切换，这个方法将发生在横向<->纵向互换时。此时可以重新设置绘制的纵横比率。
有了上面的基本定义，可以写出一个OpenGL ES应用的通用框架。
创建一个新的Android项目:OpenGLESTutorial, 在项目在添加两个类TutorialPartI.java 和OpenGLRenderer.java.
具体代码如下：
TutorialPartI.java
OpenGLRenderer.java
编译后运行，屏幕显示一个黑色的全屏。这两个类定义了AndroidOpenGL ES应用的最基本的类和方法，可以看作是OpenGL ES的”Hello ,world”应用，后面将逐渐丰富这个例子来画出3D图型。
框架代码下载见/Linux/-10/45756p8.htm：可以作为你自己的OpenGL 3D 的初始代码。
前面介绍了使用Android编写OpenGL ES应用的程序框架，本篇介绍3D绘图的一些基本构成要素，最终将实现一个多边形的绘制。
一个3D图形通常是由一些小的基本元素（顶点，边，面，多边形）构成，每个基本元素都可以单独来操作。
Vertex （顶点）
顶点是3D建模时用到的最小构成元素，顶点定义为两条或是多条边交会的地方。在3D模型中一个顶点可以为多条边，面或是多边形所共享。一个顶点也可以代表一个点光源或是Camera的位置。下图中标识为黄色的点为一个顶点(Vertex)。
在Android系统中可以使用一个浮点数数组来定义一个顶点，浮点数数组通常放在一个Buffer（java.nio)中来提高性能。
比如：下图中定义了四个顶点和对应的Android顶点定义：
为了提高性能，通常将这些数组存放到java.io 中定义的Buffer类中：
有了顶点的定义，下面一步就是如何将它们传给OpenGL ES库，OpenGL ES提供一个成为”管道Pipeline”的机制，这个管道定义了一些“开关”来控制OpenGL ES支持的某些功能，缺省情况这些功能是关闭的，如果需要使用OpenGL ES的这些功能，需要明确告知OpenGL “管道”打开所需功能。因此对于我们的这个示例，需要告诉OpenGL库打开 Vertex buffer以便传入顶点坐标Buffer。要注意的使用完某个功能之后，要关闭这个功能以免影响后续操作：
Edge（边）
边定义为两个顶点之间的线段。边是面和多边形的边界线。在3D模型中，边可以被相邻的两个面或是多边形形共享。对一个边做变换将影响边相接的所有顶点，面或多边形。在OpenGL中，通常无需直接来定义一个边，而是通过顶点定义一个面，从而由面定义了其所对应的三条边。可以通过修改边的两个顶点来更改一条边，下图黄色的线段代表一条边：
Face (面）
在OpenGL ES中，面特指一个三角形，由三个顶点和三条边构成，对一个面所做的变化影响到连接面的所有顶点和边，面多边形。下图黄色区域代表一个面。
定义面的顶点的顺序很重要在拼接曲面的时候，用来定义面的顶点的顺序非常重要，因为顶点的顺序定义了面的朝向（前向或是后向），为了获取绘制的高性能，一般情况不会绘制面的前面和后面，只绘制面的“前面”。虽然“前面”“后面”的定义可以应人而易，但一般为所有的“前面”定义统一的顶点顺序(顺时针或是逆时针方向）。
下面代码设置逆时针方法为面的“前面”：
打开 忽略“后面”设置：
明确指明“忽略“哪个面的代码如下：
Polygon （多边形）
多边形由多个面（三角形）拼接而成，在三维空间上，多边形并一定表示这个Polygon在同一平面上。这里我们使用缺省的逆时针方向代表面的“前面Front)，下图黄色区域为一个多边形。
来看一个多边形的示例在Android系统如何使用顶点和buffer 来定义，如下图定义了一个正方形：
对应的顶点和buffer 定义代码：
Render (渲染）
我们已定义好了多边形，下面就要了解如和使用OpenGL ES的API来绘制（渲染）这个多边形了。OpenGL ES提供了两类方法来绘制一个空间几何图形：
public abstract voidglDrawArrays(int mode, int first, int count) 使用VetexBuffer 来绘制，顶点的顺序由vertexBuffer中的顺序指定。public abstract voidglDrawElements(int mode, int count, int type, Buffer indices) ，可以重新定义顶点的顺序，顶点的顺序由indices Buffer 指定。
前面我们已定义里顶点数组，因此我们将采用glDrawElements 来绘制多边形。
同样的顶点，可以定义的几何图形可以有所不同，比如三个顶点，可以代表三个独立的点，也可以表示一个三角形，这就需要使用mode 来指明所需绘制的几何图形的基本类型。
GL_POINTS
绘制独立的点。
GL_LINE_STRIP
绘制一系列线段。
GL_LINE_LOOP
类同上，但是首尾相连，构成一个封闭曲线。
GL_LINES
顶点两两连接，为多条线段构成。
GL_TRIANGLES
每隔三个顶点构成一个三角形，为多个三角形组成。
GL_TRIANGLE_STRIP
每相邻三个顶点组成一个三角形，为一系列相接三角形构成。
GL_TRIANGLE_FAN
以一个点为三角形公共顶点，组成一系列相邻的三角形。
下面可以来绘制正方形了，在项目中添加一个Square.java 定义如下：
在OpenGLRenderer 中添加Square成员变量并初始化：
并在public void onDrawFrame(GL10 gl) 添加
来绘制这个正方形，编译运行，什么也没显示，这是为什么呢？这是因为OpenGL ES从当前位置开始渲染，缺省坐标为(0,0,0)，和View port 的坐标一样，相当于把画面放在眼前，对应这种情况OpenGL不会渲染离view Port很近的画面，因此我们需要将画面向后退一点距离：
在编译运行，这次倒是有显示了，当正方形迅速后移直至看不见，这是因为每次调用onDrawFrame 时，每次都再向后移动4个单位，需要加上重置Matrix的代码。
最终onDrawFrame的代码如下：
本篇代码下载见/Linux/-10/45756p8.htm
本篇介绍3D 坐标系下的坐标变换transformations。
Coordinate System坐标系
OpenGL使用了右手坐标系统，右手坐标系判断方法：在空间直角坐标系中，让右手拇指指向x轴的正方向，食指指向y轴的正方向，如果中指能指向z轴的正方向，则称这个坐标系为右手直角坐标系。
Translate平移变换
方法public abstract voidglTranslatef(float x, float y, float z) 用于坐标平移变换。
在上个例子中我们把需要显示的正方形后移了4个单位，就是使用的坐标的平移变换，可以进行多次平移变换，其结果为多个平移矩阵的累计结果，矩阵的顺序不重要，可以互换。
Rotate旋转
方法public abstract voidglRotatef(float angle, float x, float y, float z)用来实现选择坐标变换，单位为角度。 (x,y,z)定义旋转的参照矢量方向。多次旋转的顺序非常重要。
比如你选择一个骰子，首先按下列顺序选择3次：
然后打算逆向旋转回原先的初始状态，需要有如下旋转：
或者如下旋转：
旋转变换glRotatef(angle, -x, -y, -z) 和glRotatef(-angle, x, y, z)是等价的，但选择变换的顺序直接影响最终坐标变换的结果。 角度为正时表示逆时针方向。
Translate & Rotate （平移和旋转组合变换）
在对Mesh（网格，构成三维形体的基本单位）同时进行平移和选择变换时，坐标变换的顺序也直接影响最终的结果。
比如：先平移后旋转， 旋转的中心为平移后的坐标。
先选择后平移： 平移在则相对于旋转后的坐标系：
一个基本原则是，坐标变换都是相对于变换的Mesh本身的坐标系而进行的。
Scale（缩放）
方法public abstract voidglScalef(float x, float y, float z)用于缩放变换。
下图为使用gl.glScalef(2f, 2f, 2f) 变换后的基本，相当于把每个坐标值都乘以2.
Translate & Scale（平移和缩放组合变换）
同样当需要平移和缩放时，变换的顺序也会影响最终结果。
比如先平移后缩放：
如果调换一下顺序：
结果就有所不同：
矩阵操作，单位矩阵
在进行平移，旋转，缩放变换时，所有的变换都是针对当前的矩阵（与当前矩阵相乘），如果需要将当前矩阵回复最初的无变换的矩阵，可以使用单位矩阵（无平移，缩放，旋转）。
public abstract voidglLoadIdentity()。
在栈中保存当前矩阵和从栈中恢复所存矩阵，可以使用
public abstract voidglPushMatrix()
和
public abstract voidglPopMatrix()。
在进行坐标变换的一个好习惯是在变换前使用glPushMatrix保存当前矩阵，完成坐标变换操作后，再调用glPopMatrix恢复原先的矩阵设置。
最后利用上面介绍的坐标变换知识，来绘制3个正方形A,B,C。进行缩放变换，使的B比A小50%，C比B小50%。 然后以屏幕中心逆时针旋转A，B以A为中心顺时针旋转，C以B为中心顺时针旋转同时以自己中心高速逆时针旋转。
修改 onDrawFrame 代码如下：
前面的例子显示的正方形都是白色，看其来不是很吸引人，本篇介绍如何给Mesh（网格）添加颜色。OpenGL ES使用颜色是我们熟知的RGBA模式（红，绿，蓝，透明度）。
颜色的定义通常使用Hex格式0xFF00FF 或十进制格式(255,0,255)， 在OpenGL 中却是使用0…1之间的浮点数表示。 0为0，1相当于255（0xFF)。
最简单的上色方法叫做顶点着色(Vertxt coloring)，可以使用单色，也可以定义颜色渐变或者使用材质（类同于二维图形中各种Brush类型）。
Flat coloring（单色）
是通知OpenGL使用单一的颜色来渲染，OpenGL将一直使用指定的颜色来渲染直到你指定其它的颜色。
指定颜色的方法为
public abstract voidglColor4f(float red, float green, float blue, float alpha)。
缺省的red,green,blue为1，代表白色。这也是为什么前面显示的正方形都是白色的缘故。
我们创建一个新的类为FlatColoredSquare，作为Sequare的子类，将它的draw重定义如下：
将OpenGLRenderer的square的类型改为FlatColoredSquare。
编译运行，正方形颜色变成了蓝色：
Smooth coloring （平滑颜色过渡）
当给每个顶点定义一个颜色时，OpenGL自动为不同顶点颜色之间生成中间过渡颜色（渐变色）。
在项目中添加一个SmoothColoredSquare 类，作为Square子类，为每个顶点定义一个颜色值。
颜色定义的顺序和顶点的顺序是一致的。为了提高性能，和顶点坐标一样，我们也把颜色数组放到Buffer中：
最后修改draw方法，如下：
将OpenGLRenderer中的Square类型改成SmoothColoredSquare，编译运行结果如下：
前面的例子尽管使用了OpenGL ES 3D图形库，但绘制的还是二维图形（平面上的正方形）。Mesh（网格，三角面）是构成空间形体的基本元素，前面的正方形也是有两个Mesh构成的。本篇将介绍使用Mesh构成四面体，椎体等基本空间形体。
Design设计
在使用OpenGL 框架时一个好的设计原则是使用“Composite Pattern”，本篇采用如下设计：
Mesh
首先定义一个基类 Mesh,所有空间形体最基本的构成元素为Mesh（三角形网格） ，其基本定义如下：
setVertices 允许子类重新定义顶点坐标。setIndices 允许子类重新定义顶点的顺序。setColor /setColors允许子类重新定义颜色。x,y,z 定义了平移变换的参数。rx,ry,rz 定义旋转变换的参数。
Plane
有了Mesh定义之后，再来构造Plane，plane可以有宽度，高度和深度，宽度定义为沿X轴方向的长度，深度定义为沿Z轴方向长度，高度为Y轴方向。
Segments为形体宽度，高度，深度可以分成的份数。 Segments在构造一个非均匀分布的Surface特别有用，比如在一个游戏场景中，构造地貌，使的Z轴的值随机分布在-0.1到0.1之间，然后给它渲染好看的材质就可以造成地图凹凸不平的效果。
上面图形中Segments为一正方形，但在OpenGL中我们需要使用三角形，所有需要将Segments分成两个三角形。为Plane 定义两个构造函数：
// Let you decide the size of the plane but still only one segment.
public Plane(float width, float height)
// For alla your settings.
public Plane(float width, float height, int widthSegments, int heightSegments)
比如构造一个1 unit 宽和 1 unit高，并分成4个Segments，使用图形表示如下：
左边的图显示了segments ,右边的图为需要创建的Face（三角形）。
Plane类的定义如下：
Cube
下面来定义一个正方体（Cube），为简单起见，这个四面体只可以设置宽度，高度，和深度，没有和Plane一样提供Segments支持。
Group
Group可以用来管理多个空间几何形体，如果把Mesh比作Android的View ,Group可以看作Android的ViewGroup，Android的View的设计也是采用的“Composite Pattern”。
Group的主要功能是把针对Group的操作（如draw)分发到Group中的每个成员对应的操作（如draw)。
Group定义如下：
其它建议
上面我们定义里Mesh, Plane, Cube等基本空间几何形体，对于构造复杂图形（如人物），可以预先创建一些通用的几何形体，如果在组合成较复杂的形体。除了上面的基本形体外，可以创建如Cone，Pryamid, Cylinder等基本形体以备后用。
本例示例代码下载见/Linux/-10/45756p8.htm，显示结果如下：
前面讨论了如何给3D图形染色，更一般的情况是使用位图来给Mesh上色（渲染材质）。主要步骤如下：
创建Bitmap对象
使用材质渲染，首先需要构造用来渲染的Bitmap对象，Bitmap对象可以从资源文件中读取或是从网络下载或是使用代码构造。为简单起见，本例从资源中读取：
要注意的是，有些设备对使用的Bitmap的大小有要求，要求Bitmap的宽度和长度为2的几次幂（1，2，4，8，16，32，64.。。。)，如果使用不和要求的Bitmap来渲染，可能只会显示白色。
创建材质(Generating a texture)
下一步使用OpenGL库创建一个材质(Texture)，首先是获取一个Texture Id。
textures中存放了创建的Texture ID，使用同样的Texture Id ，也可以来删除一个Texture：
有了Texture Id之后，就可以通知OpenGL库使用这个Texture：
设置Texture参数glTexParameter
下一步需要给Texture填充设置参数，用来渲染的Texture可能比要渲染的区域大或者小，这是需要设置Texture需要放大或是缩小时OpenGL的模式：
常用的两种模式为GL10.GL_LINEAR和GL10.GL_NEAREST。
需要比较清晰的图像使用GL10.GL_NEAREST：
而使用GL10.GL_LINEAR则会得到一个较模糊的图像：
UV Mapping
下一步要告知OpenGL库如何将Bitmap的像素映射到Mesh上。这可以分为两步来完成：
定义UV坐标
UV Mapping指将Bitmap的像素映射到Mesh上的顶点。UV坐标定义为左上角（0，0），右下角（1，1）（因为使用的2D Texture)，下图坐标显示了UV坐标，右边为我们需要染色的平面的顶点顺序：
为了能正确的匹配，需要把UV坐标中的（0，1）映射到顶点0，（1，1）映射到顶点2等等。
如果使用如下坐标定义：
Texture匹配到Plane的左上角部分。
而
将使用一些不存在的Texture去渲染平面(UV坐标为0，0-1，1 而 (0,0)-(2,2)定义超过UV定义的大小），这时需要告诉OpenGL库如何去渲染这些不存在的Texture部分。
有两种设置
GL_REPEAT重复Texture。GL_CLAMP_TO_EDGE只靠边线绘制一次。
下面有四种不同组合：
本例使用如下配置：
然后是将Bitmap资源和Texture绑定起来：
使用Texture
为了能够使用上面定义的Texture，需要创建一Buffer来存储UV坐标：
渲染
本例代码是在一个平面上（SimplePlane）下使用Texture来渲染，首先是修改Mesh基类，使它能够支持定义UV 坐标：
并添加设置Bitmap和创建Texture的方法：
最后修改draw方法来渲染材质：
本例使用的SimplePlane定义如下：
本例示例代码下载见/Linux/-10/45756p8.htm，到本篇为止介绍了OpenGL ES开发的基本方法，更详细的教程将在以后发布，后面先回到AndroidApiDemos中OpenGL ES的示例。
前面简单介绍了OpenGL ES的开发：
AndroidOpenGL ES 简明开发教程一：概述 AndroidOpenGL ES 简明开发教程二：构造OpenGL ES ViewAndroidOpenGL ES 简明开发教程三：3D绘图基本概念AndroidOpenGL ES 简明开发教程四：3D 坐标变换AndroidOpenGL ES 简明开发教程五：添加颜色AndroidOpenGL ES 简明开发教程六： 真正的3D图形AndroidOpenGL ES 简明开发教程七：材质渲染
和2D图形相比，3D绘图要复杂的多，Android提供了OpenGL ES 3D 图形开发包，对应熟悉OpenGL开发的不会很难，但如果一直没有从事3D开发过，一时还不容易上手，因此暂时跳过Android ApiDemos 中后OpenGL相关的例子，计划将在后面详细介绍Android OpenGL ES开发，之后补上这部分例子。
ApiDemo 中 OpenGL ES 示例解析
Graphics/OpenGL ES/Compressed Texture
Graphics/OpenGL ES/Cube Map
Graphics/OpenGL ES/Frame Buffer Object
Graphics/OpenGL ES/GLSurfaceView
Graphics/OpenGL ES/Kube
Graphics/OpenGL ES/Matrix Palette Skinning
Graphics/OpenGL ES/OpenGL ES 2.0
Graphics/OpenGL ES/Sprite Text
Graphics/OpenGL ES/Textured Triangle
Graphics/OpenGL ES/Touch Rotate
Graphics/OpenGL ES/Translucent GLSurfaceView
Graphics/SurfaceView Overlay
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ApiDemos 的Graphics示例中含有OpenGL ES 例子，OpenGL ES 主要用来开发3D图形应用的。OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是 OpenGL 三维图形 API 的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计。
下面是维基百科中对应OpenGL ES的简介：
OpenGL ES 是从 OpenGL 裁剪定制而来的，去除了 glBegin/glEnd，四边形（GL_QUADS）、多边形（GL_POLYGONS）等复杂图元等许多非绝对必要的特性。经过多年发展，现在主要有两个版本，OpenGL ES 1.x 针对固定管线硬件的，OpenGL ES 2.x 针对可编程管线硬件。OpenGL ES 1.0 是以 OpenGL 1.3 规范为基础的，OpenGL ES 1.1 是以 OpenGL 1.5 规范为基础的，它们分别又支持 common 和 common lite 两种profile。lite profile只支持定点实数，而common profile既支持定点数又支持浮点数。 OpenGL ES 2.0 则是参照 OpenGL 2.0 规范定义的，common profile发布于-8，引入了对可编程管线的支持。
在解析AndroidApiDemos 中OpenGL ES示例前，有必要对OpenGL ES 开发单独做个简明开发教程，可以帮助从未接触过3D开发的程序员了解OpenGL 的开发的基本概念和方法，很多移动手机平台都提供了对OpenGL ES 开发包的支持，因此尽管这里使用Android平台介绍OpenGL ES ,但基本概念和步骤同样适用于其它平台。
简明开发教程主要参考 Jayway Team Blog中OpenGL ES开发教程 ， 这是一个写的比较通俗易懂的开发教程，适合OpenGL ES初学者。
除了这个OpenGL ES 简明开发教程外，以后将专门针对OpenGL ES写个由浅入深的开发教程，尽请关注。
在Andorid平台上构造一个OpenGL View非常简单，主要有两方面的工作：
GLSurfaceView
Android平台提供的OpenGL ES API主要定义在包android.opengl ,javax.microedition.khronos.egl ,javax.microedition.khronos.opengles ,java.nio 等几个包中，其中类GLSurfaceView 为这些包中的核心类：
起到连接OpenGL ES与Android的View层次结构之间的桥梁作用。使得Open GL ES库适应于Anndroid系统的Activity生命周期。使得选择合适的Frame buffer像素格式变得容易。创建和管理单独绘图线程以达到平滑动画效果。提供了方便使用的调试工具来跟踪OpenGL ES函数调用以帮助检查错误。
因此编写OpenGL ES应用的起始点是从类GLSurfaceView开始，设置GLSurfaceView只需调用一个方法来设置OpenGLView用到的GLSurfaceView.Renderer.
GLSurfaceView.Renderer
GLSurfaceView.Renderer定义了一个统一图形绘制的接口，它定义了如下三个接口函数：
onSurfaceCreated : 在这个方法中主要用来设置一些绘制时不常变化的参数，比如：背景色，是否打开 z-buffer等。onDrawFrame: 定义实际的绘图操作。onSurfaceChanged: 如果设备支持屏幕横向和纵向切换，这个方法将发生在横向<->纵向互换时。此时可以重新设置绘制的纵横比率。
有了上面的基本定义，可以写出一个OpenGL ES应用的通用框架。
创建一个新的Android项目:OpenGLESTutorial, 在项目在添加两个类TutorialPartI.java 和OpenGLRenderer.java.
具体代码如下：
TutorialPartI.java
OpenGLRenderer.java
编译后运行，屏幕显示一个黑色的全屏。这两个类定义了AndroidOpenGL ES应用的最基本的类和方法，可以看作是OpenGL ES的”Hello ,world”应用，后面将逐渐丰富这个例子来画出3D图型。
框架代码下载见/Linux/-10/45756p8.htm：可以作为你自己的OpenGL 3D 的初始代码。
前面介绍了使用Android编写OpenGL ES应用的程序框架，本篇介绍3D绘图的一些基本构成要素，最终将实现一个多边形的绘制。
一个3D图形通常是由一些小的基本元素（顶点，边，面，多边形）构成，每个基本元素都可以单独来操作。
Vertex （顶点）
顶点是3D建模时用到的最小构成元素，顶点定义为两条或是多条边交会的地方。在3D模型中一个顶点可以为多条边，面或是多边形所共享。一个顶点也可以代表一个点光源或是Camera的位置。下图中标识为黄色的点为一个顶点(Vertex)。
在Android系统中可以使用一个浮点数数组来定义一个顶点，浮点数数组通常放在一个Buffer（java.nio)中来提高性能。
比如：下图中定义了四个顶点和对应的Android顶点定义：
为了提高性能，通常将这些数组存放到java.io 中定义的Buffer类中：
有了顶点的定义，下面一步就是如何将它们传给OpenGL ES库，OpenGL ES提供一个成为”管道Pipeline”的机制，这个管道定义了一些“开关”来控制OpenGL ES支持的某些功能，缺省情况这些功能是关闭的，如果需要使用OpenGL ES的这些功能，需要明确告知OpenGL “管道”打开所需功能。因此对于我们的这个示例，需要告诉OpenGL库打开 Vertex buffer以便传入顶点坐标Buffer。要注意的使用完某个功能之后，要关闭这个功能以免影响后续操作：
Edge（边）
边定义为两个顶点之间的线段。边是面和多边形的边界线。在3D模型中，边可以被相邻的两个面或是多边形形共享。对一个边做变换将影响边相接的所有顶点，面或多边形。在OpenGL中，通常无需直接来定义一个边，而是通过顶点定义一个面，从而由面定义了其所对应的三条边。可以通过修改边的两个顶点来更改一条边，下图黄色的线段代表一条边：
Face (面）
在OpenGL ES中，面特指一个三角形，由三个顶点和三条边构成，对一个面所做的变化影响到连接面的所有顶点和边，面多边形。下图黄色区域代表一个面。
定义面的顶点的顺序很重要在拼接曲面的时候，用来定义面的顶点的顺序非常重要，因为顶点的顺序定义了面的朝向（前向或是后向），为了获取绘制的高性能，一般情况不会绘制面的前面和后面，只绘制面的“前面”。虽然“前面”“后面”的定义可以应人而易，但一般为所有的“前面”定义统一的顶点顺序(顺时针或是逆时针方向）。
下面代码设置逆时针方法为面的“前面”：
打开 忽略“后面”设置：
明确指明“忽略“哪个面的代码如下：
Polygon （多边形）
多边形由多个面（三角形）拼接而成，在三维空间上，多边形并一定表示这个Polygon在同一平面上。这里我们使用缺省的逆时针方向代表面的“前面Front)，下图黄色区域为一个多边形。
来看一个多边形的示例在Android系统如何使用顶点和buffer 来定义，如下图定义了一个正方形：
对应的顶点和buffer 定义代码：
Render (渲染）
我们已定义好了多边形，下面就要了解如和使用OpenGL ES的API来绘制（渲染）这个多边形了。OpenGL ES提供了两类方法来绘制一个空间几何图形：
public abstract voidglDrawArrays(int mode, int first, int count) 使用VetexBuffer 来绘制，顶点的顺序由vertexBuffer中的顺序指定。public abstract voidglDrawElements(int mode, int count, int type, Buffer indices) ，可以重新定义顶点的顺序，顶点的顺序由indices Buffer 指定。
前面我们已定义里顶点数组，因此我们将采用glDrawElements 来绘制多边形。
同样的顶点，可以定义的几何图形可以有所不同，比如三个顶点，可以代表三个独立的点，也可以表示一个三角形，这就需要使用mode 来指明所需绘制的几何图形的基本类型。
GL_POINTS
绘制独立的点。
GL_LINE_STRIP
绘制一系列线段。
GL_LINE_LOOP
类同上，但是首尾相连，构成一个封闭曲线。
GL_LINES
顶点两两连接，为多条线段构成。
GL_TRIANGLES
每隔三个顶点构成一个三角形，为多个三角形组成。
GL_TRIANGLE_STRIP
每相邻三个顶点组成一个三角形，为一系列相接三角形构成。
GL_TRIANGLE_FAN
以一个点为三角形公共顶点，组成一系列相邻的三角形。
下面可以来绘制正方形了，在项目中添加一个Square.java 定义如下：
在OpenGLRenderer 中添加Square成员变量并初始化：
并在public void onDrawFrame(GL10 gl) 添加
来绘制这个正方形，编译运行，什么也没显示，这是为什么呢？这是因为OpenGL ES从当前位置开始渲染，缺省坐标为(0,0,0)，和View port 的坐标一样，相当于把画面放在眼前，对应这种情况OpenGL不会渲染离view Port很近的画面，因此我们需要将画面向后退一点距离：
在编译运行，这次倒是有显示了，当正方形迅速后移直至看不见，这是因为每次调用onDrawFrame 时，每次都再向后移动4个单位，需要加上重置Matrix的代码。
最终onDrawFrame的代码如下：
本篇代码下载见/Linux/-10/45756p8.htm
本篇介绍3D 坐标系下的坐标变换transformations。
Coordinate System坐标系
OpenGL使用了右手坐标系统，右手坐标系判断方法：在空间直角坐标系中，让右手拇指指向x轴的正方向，食指指向y轴的正方向，如果中指能指向z轴的正方向，则称这个坐标系为右手直角坐标系。
Translate平移变换
方法public abstract voidglTranslatef(float x, float y, float z) 用于坐标平移变换。
在上个例子中我们把需要显示的正方形后移了4个单位，就是使用的坐标的平移变换，可以进行多次平移变换，其结果为多个平移矩阵的累计结果，矩阵的顺序不重要，可以互换。
Rotate旋转
方法public abstract voidglRotatef(float angle, float x, float y, float z)用来实现选择坐标变换，单位为角度。 (x,y,z)定义旋转的参照矢量方向。多次旋转的顺序非常重要。
比如你选择一个骰子，首先按下列顺序选择3次：
然后打算逆向旋转回原先的初始状态，需要有如下旋转：
或者如下旋转：
旋转变换glRotatef(angle, -x, -y, -z) 和glRotatef(-angle, x, y, z)是等价的，但选择变换的顺序直接影响最终坐标变换的结果。 角度为正时表示逆时针方向。
Translate & Rotate （平移和旋转组合变换）
在对Mesh（网格，构成三维形体的基本单位）同时进行平移和选择变换时，坐标变换的顺序也直接影响最终的结果。
比如：先平移后旋转， 旋转的中心为平移后的坐标。
先选择后平移： 平移在则相对于旋转后的坐标系：
一个基本原则是，坐标变换都是相对于变换的Mesh本身的坐标系而进行的。
Scale（缩放）
方法public abstract voidglScalef(float x, float y, float z)用于缩放变换。
下图为使用gl.glScalef(2f, 2f, 2f) 变换后的基本，相当于把每个坐标值都乘以2.
Translate & Scale（平移和缩放组合变换）
同样当需要平移和缩放时，变换的顺序也会影响最终结果。
比如先平移后缩放：
如果调换一下顺序：
结果就有所不同：
矩阵操作，单位矩阵
在进行平移，旋转，缩放变换时，所有的变换都是针对当前的矩阵（与当前矩阵相乘），如果需要将当前矩阵回复最初的无变换的矩阵，可以使用单位矩阵（无平移，缩放，旋转）。
public abstract voidglLoadIdentity()。
在栈中保存当前矩阵和从栈中恢复所存矩阵，可以使用
public abstract voidglPushMatrix()
和
public abstract voidglPopMatrix()。
在进行坐标变换的一个好习惯是在变换前使用glPushMatrix保存当前矩阵，完成坐标变换操作后，再调用glPopMatrix恢复原先的矩阵设置。
最后利用上面介绍的坐标变换知识，来绘制3个正方形A,B,C。进行缩放变换，使的B比A小50%，C比B小50%。 然后以屏幕中心逆时针旋转A，B以A为中心顺时针旋转，C以B为中心顺时针旋转同时以自己中心高速逆时针旋转。
修改 onDrawFrame 代码如下：
前面的例子显示的正方形都是白色，看其来不是很吸引人，本篇介绍如何给Mesh（网格）添加颜色。OpenGL ES使用颜色是我们熟知的RGBA模式（红，绿，蓝，透明度）。
颜色的定义通常使用Hex格式0xFF00FF 或十进制格式(255,0,255)， 在OpenGL 中却是使用0…1之间的浮点数表示。 0为0，1相当于255（0xFF)。
最简单的上色方法叫做顶点着色(Vertxt coloring)，可以使用单色，也可以定义颜色渐变或者使用材质（类同于二维图形中各种Brush类型）。
Flat coloring（单色）
是通知OpenGL使用单一的颜色来渲染，OpenGL将一直使用指定的颜色来渲染直到你指定其它的颜色。
指定颜色的方法为
public abstract voidglColor4f(float red, float green, float blue, float alpha)。
缺省的red,green,blue为1，代表白色。这也是为什么前面显示的正方形都是白色的缘故。
我们创建一个新的类为FlatColoredSquare，作为Sequare的子类，将它的draw重定义如下：
将OpenGLRenderer的square的类型改为FlatColoredSquare。
编译运行，正方形颜色变成了蓝色：
Smooth coloring （平滑颜色过渡）
当给每个顶点定义一个颜色时，OpenGL自动为不同顶点颜色之间生成中间过渡颜色（渐变色）。
在项目中添加一个SmoothColoredSquare 类，作为Square子类，为每个顶点定义一个颜色值。
颜色定义的顺序和顶点的顺序是一致的。为了提高性能，和顶点坐标一样，我们也把颜色数组放到Buffer中：
最后修改draw方法，如下：
将OpenGLRenderer中的Square类型改成SmoothColoredSquare，编译运行结果如下：
前面的例子尽管使用了OpenGL ES 3D图形库，但绘制的还是二维图形（平面上的正方形）。Mesh（网格，三角面）是构成空间形体的基本元素，前面的正方形也是有两个Mesh构成的。本篇将介绍使用Mesh构成四面体，椎体等基本空间形体。
Design设计
在使用OpenGL 框架时一个好的设计原则是使用“Composite Pattern”，本篇采用如下设计：
Mesh
首先定义一个基类 Mesh,所有空间形体最基本的构成元素为Mesh（三角形网格） ，其基本定义如下：
setVertices 允许子类重新定义顶点坐标。setIndices 允许子类重新定义顶点的顺序。setColor /setColors允许子类重新定义颜色。x,y,z 定义了平移变换的参数。rx,ry,rz 定义旋转变换的参数。
Plane
有了Mesh定义之后，再来构造Plane，plane可以有宽度，高度和深度，宽度定义为沿X轴方向的长度，深度定义为沿Z轴方向长度，高度为Y轴方向。
Segments为形体宽度，高度，深度可以分成的份数。 Segments在构造一个非均匀分布的Surface特别有用，比如在一个游戏场景中，构造地貌，使的Z轴的值随机分布在-0.1到0.1之间，然后给它渲染好看的材质就可以造成地图凹凸不平的效果。
上面图形中Segments为一正方形，但在OpenGL中我们需要使用三角形，所有需要将Segments分成两个三角形。为Plane 定义两个构造函数：
// Let you decide the size of the plane but still only one segment.
public Plane(float width, float height)
// For alla your settings.
public Plane(float width, float height, int widthSegments, int heightSegments)
比如构造一个1 unit 宽和 1 unit高，并分成4个Segments，使用图形表示如下：
左边的图显示了segments ,右边的图为需要创建的Face（三角形）。
Plane类的定义如下：
Cube
下面来定义一个正方体（Cube），为简单起见，这个四面体只可以设置宽度，高度，和深度，没有和Plane一样提供Segments支持。
Group
Group可以用来管理多个空间几何形体，如果把Mesh比作Android的View ,Group可以看作Android的ViewGroup，Android的View的设计也是采用的“Composite Pattern”。
Group的主要功能是把针对Group的操作（如draw)分发到Group中的每个成员对应的操作（如draw)。
Group定义如下：
其它建议
上面我们定义里Mesh, Plane, Cube等基本空间几何形体，对于构造复杂图形（如人物），可以预先创建一些通用的几何形体，如果在组合成较复杂的形体。除了上面的基本形体外，可以创建如Cone，Pryamid, Cylinder等基本形体以备后用。
本例示例代码下载见/Linux/-10/45756p8.htm，显示结果如下：
前面讨论了如何给3D图形染色，更一般的情况是使用位图来给Mesh上色（渲染材质）。主要步骤如下：
创建Bitmap对象
使用材质渲染，首先需要构造用来渲染的Bitmap对象，Bitmap对象可以从资源文件中读取或是从网络下载或是使用代码构造。为简单起见，本例从资源中读取：
要注意的是，有些设备对使用的Bitmap的大小有要求，要求Bitmap的宽度和长度为2的几次幂（1，2，4，8，16，32，64.。。。)，如果使用不和要求的Bitmap来渲染，可能只会显示白色。
创建材质(Generating a texture)
下一步使用OpenGL库创建一个材质(Texture)，首先是获取一个Texture Id。
textures中存放了创建的Texture ID，使用同样的Texture Id ，也可以来删除一个Texture：
有了Texture Id之后，就可以通知OpenGL库使用这个Texture：
设置Texture参数glTexParameter
下一步需要给Texture填充设置参数，用来渲染的Texture可能比要渲染的区域大或者小，这是需要设置Texture需要放大或是缩小时OpenGL的模式：
常用的两种模式为GL10.GL_LINEAR和GL10.GL_NEAREST。
需要比较清晰的图像使用GL10.GL_NEAREST：
而使用GL10.GL_LINEAR则会得到一个较模糊的图像：
UV Mapping
下一步要告知OpenGL库如何将Bitmap的像素映射到Mesh上。这可以分为两步来完成：
定义UV坐标
UV Mapping指将Bitmap的像素映射到Mesh上的顶点。UV坐标定义为左上角（0，0），右下角（1，1）（因为使用的2D Texture)，下图坐标显示了UV坐标，右边为我们需要染色的平面的顶点顺序：
为了能正确的匹配，需要把UV坐标中的（0，1）映射到顶点0，（1，1）映射到顶点2等等。
如果使用如下坐标定义：
Texture匹配到Plane的左上角部分。
而
将使用一些不存在的Texture去渲染平面(UV坐标为0，0-1，1 而 (0,0)-(2,2)定义超过UV定义的大小），这时需要告诉OpenGL库如何去渲染这些不存在的Texture部分。
有两种设置
GL_REPEAT重复Texture。GL_CLAMP_TO_EDGE只靠边线绘制一次。
下面有四种不同组合：
本例使用如下配置：
然后是将Bitmap资源和Texture绑定起来：
使用Texture
为了能够使用上面定义的Texture，需要创建一Buffer来存储UV坐标：
渲染
本例代码是在一个平面上（SimplePlane）下使用Texture来渲染，首先是修改Mesh基类，使它能够支持定义UV 坐标：
并添加设置Bitmap和创建Texture的方法：
最后修改draw方法来渲染材质：
本例使用的SimplePlane定义如下：
本例示例代码下载见/Linux/-10/45756p8.htm，到本篇为止介绍了OpenGL ES开发的基本方法，更详细的教程将在以后发布，后面先回到AndroidApiDemos中OpenGL ES的示例。
前面简单介绍了OpenGL ES的开发：
AndroidOpenGL ES 简明开发教程一：概述 AndroidOpenGL ES 简明开发教程二：构造OpenGL ES ViewAndroidOpenGL ES 简明开发教程三：3D绘图基本概念AndroidOpenGL ES 简明开发教程四：3D 坐标变换AndroidOpenGL ES 简明开发教程五：添加颜色AndroidOpenGL ES 简明开发教程六： 真正的3D图形AndroidOpenGL ES 简明开发教程七：材质渲染
和2D图形相比，3D绘图要复杂的多，Android提供了OpenGL ES 3D 图形开发包，对应熟悉OpenGL开发的不会很难，但如果一直没有从事3D开发过，一时还不容易上手，因此暂时跳过Android ApiDemos 中后OpenGL相关的例子，计划将在后面详细介绍Android OpenGL ES开发，之后补上这部分例子。
ApiDemo 中 OpenGL ES 示例解析
Graphics/OpenGL ES/Compressed Texture
Graphics/OpenGL ES/Cube Map
Graphics/OpenGL ES/Frame Buffer Object
Graphics/OpenGL ES/GLSurfaceView
Graphics/OpenGL ES/Kube
Graphics/OpenGL ES/Matrix Palette Skinning
Graphics/OpenGL ES/OpenGL ES 2.0
Graphics/OpenGL ES/Sprite Text
Graphics/OpenGL ES/Textured Triangle
Graphics/OpenGL ES/Touch Rotate
Graphics/OpenGL ES/Translucent GLSurfaceView
Graphics/SurfaceView Overlay
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具体下载目录在/pub/Android源码集锦//10月/Android OpenGL ES 简明开发教程相关源码/
