[翻譯]畫一個可愛的三角 Part 1

原文:Baby's first triangle in LibGDX with OpenGL ES2.0, Part 1


這篇教程介紹在LibGDX中使用OpenGL Shaders,從一個簡單的例子開始:畫一個三角形
關于如何準備LibGDX的項目環境,在LibGDX wiki中有詳細說明。

需要注意:為了開啟OpenGL 2.0 需要修改android和desktop的projects中的Main.java,增加這個配置:

cfg.useGL20 = true;

Ok,創建一個新類: MeshHelper 我們將把mesh相關的code放在里面:
MeshHelper.java

public class MeshHelper {
    private Mesh mesh;
    private ShaderProgram meshShader; // 定義了一個 shaderprogram
    
    public void createMesh( float[] vertices) {
        mesh = new Mesh(true, vertices.length, 0,
            new VertexAttribute(Usage.Position, 2, "a_position"));
            mesh.setVertices(vertices);
    }
}

這個函數new Mesh將新建一個mesh,通過用戶傳人的vertices序列(要畫的點)。解釋一下傳人Mesh的參數:

  • isStatic:決定mesh是不是static的。在這個教程,我們只畫一個三角形,所以讓它為true;
  • maxVertices:整數值,指定了mesh中運行的最大數量的vertices,如果你的vertices array大小超過了這個值,會get an error;
  • maxIndices:整數值,指定了mesh中運行的最大數量的indices(索引,用于生成shape),我們設置為0,所以我們不需要指定一個indices array -- mesh將按vertex順序,利用一次。對與復雜的shapes,indices會很有用,這個后面解釋。
  • attributes...: 這些值用于提供vertex array更多的信息(我們可用傳入多個VertexAttributes)。這里只指定了position,也可用指定color,texture coordinates. 我們首先指定了每個vertex的位置position.每個vertex的position對應了2個值(x和y,因為我們將畫一個2D的mesh),最后一個參數指定了這個屬性的標簽(label),這在接下來的shader會用到。

最后,我們把vertex array傳入mesh。如果你想了解LibGDX mesh的更多信息,請參考

同時,我們定義了一個 ShaderProgram 叫 meshShader.我們需要兩個shader來render我們的mesh:

  • 一個vertex shader: 負責操作每一個vertex,比如說它們放在哪
  • 一個fragment shader: 它們在vertices直接插入其他的操作,比如著色。

這里我們定義2個shader,用它們創建ShaderProgram

    private void createShader() {
        // this shader tells opengl where to put things
        String vertexShader = "attribute vec4 a_position;    \n"
                            + "void main()                   \n"
                            + "{                             \n"
                            + "   gl_Position = a_position;  \n"
                            + "}                             \n";
 
        // this one tells it what goes in between the points (i.e
        // colour/texture)
        String fragmentShader = "#ifdef GL_ES                \n"
                              + "precision mediump float;    \n"
                              + "#endif                      \n"
                              + "void main()                 \n"
                              + "{                           \n"
                              + "  gl_FragColor = vec4(1.0,0.0,0.0,1.0);    \n"
                              + "}";
 
        // make an actual shader from our strings
        meshShader = new ShaderProgram(vertexShader, fragmentShader);
 
        // check there's no shader compile errors
        if (!meshShader.isCompiled())
            throw new IllegalStateException(meshShader.getLog());

在 vertex shader 中我們創建一個 attribute 叫"a_position" (這個我們在VertexAttribute中分配了)。并把這個attribute 賦給gl_Position. gl_Position 是OpenGL Shader Language里的內置變量。它為每一個vertex保存坐標(co-ordinates)。當mesh被繪制時,vertices數據會賦單獨附給a_position。

在 fragment shader 中,我們首先檢查是否運行在OpenGL ES(在android 設備),如果是,我們設置精度為medium。然后設置gl_FragColor為分別代表R,G,B,A的4維向量Vector。所以(1.0, 0.0, 0.0, 1.0)代表紅色。在后續的教程中,這里我們會應用為texture。

更多關于 shaders/glsl 請參考

現在,我們有了一個 mesh 和一個 shader ,我們可用創建一個函數來實際畫我們的mesh:

public void drawMesh() {
    // 這個將在render()中調用
    if (mesh == null)
        throw new IllegalStateException("drawMesh called before a mesh has been created.");
 
    meshShader.begin();
    mesh.render(meshShader, GL20.GL_TRIANGLES);
    meshShader.end();
}

在mesh.render()畫mesh之前,需要調用shaderProgram的begin()函數。`GL20.GL_TrIANGLES`參數將告訴OpenGL,vertex array通過三角形的方式來繪制。
這里還有一些其他的可選配置,我們后續在細說。

MeshHelper.java


public class MeshHelper {
    private Mesh mesh;
    private ShaderProgram meshShader;

    public MeshHelper() {
        createShader();
    }

    public void createMesh(float[] vertices) {
        mesh = new Mesh(true, vertices.length, 0,
                new VertexAttribute(Usage.Position, 2, "a_position"));
        mesh.setVertices(vertices);
    }

    public void drawMesh() {
        // this should be called in render()
        if (mesh == null)
            throw new IllegalStateException("drawMesh called before a mesh has been created.");

        meshShader.begin();
        mesh.render(meshShader, GL20.GL_TRIANGLES);
        meshShader.end();
    }

    private void createShader() {
        // this shader tells opengl where to put things
        String vertexShader = "attribute vec4 a_position;    \n"
                            + "void main()                   \n"
                            + "{                             \n"
                            + "   gl_Position = a_position;  \n"
                            + "}                             \n";

        // this one tells it what goes in between the points (i.e
        // colour/texture)
        String fragmentShader = "#ifdef GL_ES                \n"
                              + "precision mediump float;    \n"
                              + "#endif                      \n"
                              + "void main()                 \n"
                              + "{                           \n"
                              + "  gl_FragColor = vec4(1.0,0.0,0.0,1.0);    \n"
                              + "}";

        // make an actual shader from our strings
        meshShader = new ShaderProgram(vertexShader, fragmentShader);

        // check there's no shader compile errors
        if (meshShader.isCompiled() == false)
            throw new IllegalStateException(meshShader.getLog());
    }
    public void dispose() {
        mesh.dispose();
        meshShader.dispose();
    }

}

增加了dispose()方法,以便于移除所有的對象。接下來在 Game.java 中的調用MeshHelper

Game.java


public class Game implements ApplicationListener {
    MeshHelper meshHelper;

    @Override
    public void create() {
        meshHelper = new MeshHelper();
        // opengl uses -1 to 1 for coords and also is inverted
        meshHelper.createMesh(new float[] { -0.5f, -0.5f, 0.5f, -0.5f, 0f, 0.5f });
    }

    @Override
    public void resize(int width, int height) {

    }

    @Override
    public void render() {
        Gdx.graphics.getGL20().glClearColor(0.2f, 0.2f, 0.2f, 1);
        Gdx.graphics.getGL20().glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        meshHelper.drawMesh();
    }

    @Override
    public void pause() {

    }

    @Override
    public void resume() {

    }

    @Override
    public void dispose() {
        meshHelper.dispose();
    }
}

注意,OpenGL使用從-1 到 1的坐標系(co-ordinate system)。

截圖
截圖

在下一部分,我們將增加自定義的顏色,并使用貼圖。Crazy stuff.

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