Android OpenGL ES (五)正交投影

2024-02-28 07:58
文章标签 android es opengl 正交投影

本文主要是介绍Android OpenGL ES (五)正交投影,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!

前言

之前我们的所有图形效果,都是变形的,比如我们原本绘制的是长宽比是1:1的,结果在手机屏幕上的效果展示却是长方形。那么,本节课我们通过正交投影来解决这个问题。
本节课主要讲解如何去编写相关代码来解决问题,而具体的原理、概念、GL坐标体系变换等暂不做深入说明,会在之后的课程在讲解。

归一化设备坐标

在OpenGL中,我们要渲染的所有物体都要映射到x轴、y轴、z轴上的[-1, 1]范围内,这个范围内的坐标被称为归一化设备坐标,其独立于屏幕的实际尺寸或者形状。归一化设备坐标假定的坐标空间是一个正方形。如下图

 

归一化设备坐标.png

但是我们手机设备一般都不是正方形的,而是长方形的。所以导致x和y两个方向上,同样的比例值,但是视觉上所占的长度却是不一样的。如下图,绘制一个半径占0.5的圆时,效果却是一个椭圆。

归一化设备坐标实际效果.png

解决这个问题,一般我们的解决方案步骤如下:

  1. 在设置物体的坐标、尺寸时,将短边视为标准边,取值范围是[-1,1],而较长边的取值范围则是[-N,N],其中N≥1,N是长边/短边的比例系数。
  2. 顶点着色器设置顶点参数的时候,将长边上的值从[-N,N]换算为[-1,1]的范围内。

步骤如下图:

 

解决步骤1.png

解决步骤2.png

代码实现

针对上面的解决步骤,步骤1只需要我们在设置顶点的时候按照这个标准即可。而步骤2则是本课程的关键。
要对坐标向量进行换算,可以使用矩阵来解决问题。

在三维图形学中,一般使用的是4阶矩阵。OpenGL中使用的是列向量,如[xyzw]T,所以与矩阵相乘时,矩阵在前,向量在后。

知道了原理之后,我们代码实现上需要解决以下几个问题:

  1. 如何获得一个矩阵,可以把坐标范围从[-N,N]换算为[-1,1]的范围内
  2. 如何将矩阵传递到GLSL中
  • 对于问题1,Android提供了Matrix.orthoM这个方法来处理矩阵。
  • 对于问题2,与获取顶点索引类似,可以再GLSL中声明一个mat4类型的矩阵变量,获取其索引,再传递值给她

具体代码实现如下:

private static final String VERTEX_SHADER = "" +// mat4:4×4的矩阵"uniform mat4 u_Matrix;\n" +"attribute vec4 a_Position;\n" +"void main()\n" +"{\n" +// 矩阵与向量相乘得到最终的位置"    gl_Position = u_Matrix * a_Position;\n" +"}";
private int uMatrixLocation;
/*** 矩阵数组*/
private final float[] mProjectionMatrix = new float[]{1, 0, 0, 0,0, 1, 0, 0,0, 0, 1, 0,0, 0, 0, 1,
};@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 glUnused, EGLConfig config) {// 省略部分代码uMatrixLocation = getUniform("u_Matrix");
}@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 glUnused, int width, int height) {// 边长比(>=1),非宽高比float aspectRatio = width > height ?(float) width / (float) height :(float) height / (float) width;// 1. 矩阵数组// 2. 结果矩阵起始的偏移量// 3. left:x的最小值// 4. right:x的最大值// 5. bottom:y的最小值// 6. top:y的最大值// 7. near:z的最小值// 8. far:z的最大值if (width > height) {// 横屏Matrix.orthoM(mProjectionMatrix, 0, -aspectRatio, aspectRatio, -1f, 1f, -1f, 1f);} else {// 竖屏or正方形Matrix.orthoM(mProjectionMatrix, 0, -1f, 1f, -aspectRatio, aspectRatio, -1f, 1f);}// 更新u_Matrix的值,即更新矩阵数组GLES20.glUniformMatrix4fv(uMatrixLocation, 1, false, mProjectionMatrix, 0);
}

 

这篇关于Android OpenGL ES (五)正交投影的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/754868

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