OpenGLES：绘制一个混色旋转的3D圆锥

本文主要是介绍OpenGLES：绘制一个混色旋转的3D圆锥，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

效果展示：

本篇博文总共会实现两种混色旋转的3D圆锥：

一.圆锥解析

1.1 对圆锥的拆解

上一篇博文讲解了绘制圆柱体，这一篇讲解绘制一个彩色旋转的圆锥

在绘制圆柱体时提到过，关键点是先将圆柱进行拆解，便于创建出顶点坐标数组

同样，绘制圆锥也先进行拆解

圆锥的拆解很简单，有两种方式可以理解：

2D圆的圆心从圆平面里抽离出来，赋予一个Z值
2D的圆心和圆平面分别赋予不同的Z值

也就是把圆锥拆成：一个2D圆 + 扇形锥面

1.2 单位图元：三角形

讲到这里顺带提一句：

在OpenGL的世界里，不论多么复杂图形，最终都会被拆解成使用最基础的单位图元：三角形来完成绘制

为什么OpenGL渲染的基础单位图元是三角形呢？

因为一个点只是点，两个点组成线，三个点能确定一个面。

三角形是形成一个面最基础的图形单元，所以也是OpenGL的基础图元。

二.GLRender：变量定义

这次顶点颜色数组的定义和赋值与立方体绘制类似，在Render类中使用代码动态完成

2.1 常规变量定义

//MVP矩阵
private float[] mMVPMatrix = new float[16];//着色器程序/渲染器
private int shaderProgram;//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宽高比率
private float ratio;

2.2 定义顶点坐标数组和缓冲

//圆锥锥顶 顶点
private float vertexData[];
//圆锥底部圆 顶点
private float vertexData1[];
//圆锥锥顶 顶点颜色
private float colorData[];
//圆锥底部圆 顶点颜色
private float colorData1[];//对应的坐标和颜色缓冲
private FloatBuffer vertexBuffer;
private FloatBuffer vertexBuffer1;
private FloatBuffer colorBuffer;
private FloatBuffer colorBuffer1;

2.3 定义MVP矩阵

//MVP矩阵
private float[] mMVPMatrix = new float[16];

三.GLRender：着色器、内存分配等

3.1 着色器创建、链接、使用

3.2 着色器属性获取、赋值

3.3 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

四.GLRender：动态创建顶点

需要传入两个参数：

圆锥底部圆半径长度
底部圆和圆锥扇面分割份数

createPositions(0.6f, 60);

函数实现：

private void createPositions(float radius, int n) {ArrayList<Float> red = new ArrayList<>();ArrayList<Float> blue = new ArrayList<>();ArrayList<Float> magenta = new ArrayList<>();ArrayList<Float> totalColor1 = new ArrayList<>();ArrayList<Float> totalColor2 = new ArrayList<>();//红red.add(1.0f);red.add(0.0f);red.add(0.0f);red.add(0.0f);//蓝blue.add(0.0f);blue.add(0.0f);blue.add(1.0f);blue.add(0.0f);//粉 Magentamagenta.add(1.0f);magenta.add(0.2f);magenta.add(1.0f);magenta.add(0.0f);ArrayList<Float> data = new ArrayList<>();//设置圆心的顶点坐标data.add(0.0f);data.add(0.0f);data.add(1.0f);//设置底部圆的顶点坐标float angDegSpan = 360f / n;for (float i = 0; i < 360 + angDegSpan; i += angDegSpan) {data.add((float) (radius * Math.sin(i * Math.PI / 180f)));data.add((float) (radius * Math.cos(i * Math.PI / 180f)));//底部圆的顶点Z坐标设置为-0.5fdata.add(-0.5f);}//所有顶点坐标float[] f = new float[data.size()];for (int i = 0; i < f.length; i++) {f[i] = data.get(i);}vertexData = f;//设置圆心和底部圆顶点对应的颜色数据colorData = new float[f.length * 4 / 3];for (int i = 0; i < f.length / 3; i++) {if (i == 0) {totalColor1.addAll(red);} else {totalColor1.addAll(blue);}}for (int i = 0; i < totalColor1.size(); i++) {colorData[i] = totalColor1.get(i);}//底部圆vertexData1 = new float[vertexData.length];for (int i = 0; i < vertexData.length; i++) {if (i == 2) {vertexData1[i] = -0.5f;} else {vertexData1[i] = vertexData[i];}}colorData1 = new float[f.length * 4 / 3];for (int i = 0; i < f.length / 3; i++) {totalColor2.addAll(magenta);}for (int i = 0; i < totalColor2.size(); i++) {colorData1[i] = totalColor2.get(i);}
}

五.GLRender：绘制

5.1 MVP矩阵

//MVP矩阵赋值
mMVPMatrix = TransformUtils.getConeMVPMatrix(ratio);
//将变换矩阵传入顶点渲染器
glUniformMatrix4fv(mvpMatrixLoc, 1, false, mMVPMatrix, 0);

getConeMVPMatrix():

采用的是透视投影方式

public static float[] getConeMVPMatrix(float ratio) {float[] modelMatrix = 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mConeRotateAgree = (mConeRotateAgree + 1) % 360;//旋转方向xyz三个轴是相对于相机观察方向的，可以写一篇博客Matrix.rotateM(modelMatrix, 0, mConeRotateAgree, 1, 0, 1); //获取模型旋转变换矩阵//设置相机位置Matrix.setLookAtM(viewMatrix, 0, 5, 0.0f, -3.0f, 0f, 0f, 0f, 0f, 0.0f, 1.0f);//设置透视投影Matrix.frustumM(projectionMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 3, 10);//计算变换矩阵float[] tmpMatrix = new float[16];Matrix.multiplyMM(tmpMatrix, 0, viewMatrix, 0, modelMatrix, 0);float[] mvpMatrix = new float[16];Matrix.multiplyMM(mvpMatrix, 0, projectionMatrix, 0, tmpMatrix, 0);return mvpMatrix;
}

5.2 绘制圆锥的锥顶锥面、底部圆

drawCenterAndSide();
drawBottomCircle();

(1).drawCenterAndSide()

//准备顶点坐标和颜色数据
glVertexAttribPointer(aPositionLocation, 3, GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer);
glVertexAttribPointer(aColorLocation, 4, GL_FLOAT, false, 0, colorBuffer);//绘制
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, vertexData.length / 3);

(2).drawBottomCircle()

//准备顶点坐标和颜色数据
glVertexAttribPointer(aPositionLocation, 3, GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer1);
//底部圆颜色(粉色)缓冲
glVertexAttribPointer(aColorLocation, 4, GL_FLOAT, false, 0, colorBuffer1);//绘制
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, vertexData1.length / 3);

六.着色器代码

(1).cone_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;vColor = aColor;
}

(2).cone_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;
}

七.效果展示

最终实现出来的是锥面红蓝渐变、锥底粉色的圆锥

个人这个效果并不太好，底部和锥面的颜色变化没有渐变，过于突兀

只要在绘制底部圆的函数中更改一下，就可以得到底部圆心对应锥顶颜色，圆周对应锥面底部颜色的圆锥

注释掉底部圆的颜色缓冲代码

//准备顶点坐标和颜色数据
glVertexAttribPointer(aPositionLocation, 3, GL_FLOAT, false, 0, vertexBuffer1);
//注释掉这句，底部圆的圆心颜色就会和圆锥锥顶颜色一样，底部圆的圆周颜色和圆锥锥面底部颜色一样
//glVertexAttribPointer(aColorLocation, 4, GL_FLOAT, false, 0, colorBuffer1);//绘制
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, vertexData1.length / 3);

效果如下：