Android音视频 - 用OpenGL ES绘制图片

1. 纹理介绍

使用 OpenGL ES 绘制简单的几何形状还不够,OpenGL 更多地是用来显示而纹理图像,比如本地图片、相机画面。简单说,纹理(texture)就是一个图像或照片,它们可以被加载进 OpenGL 中。

OpenGL 中的纹理可以用来表示图像、照片等,每个二维的纹理都由许多小的纹理元素组成,它们是小块的数据,类似片段和像素。要使用纹理,最常用的方式是直接从一个图像文件加载数据。

纹理不会被直接绘制,它们要被绑定到纹理单元,然后把这些纹理单元传递给着色器。纹理映射的基本思想就是:首先为图元中的每个顶点指定恰当的纹理坐标,然后通过纹理坐标在纹理图中可以确定选中的纹理区域,最后将选中纹理区域中的内容根据纹理坐标映射到指定的图元上。

纹理的坐标系和顶点着色器的坐标系是不一样的。纹理坐标用浮点数来表示,范围 [0, 1],左上角坐标为 (0.0, 0.0),右上角坐标为 (1.0, 0.0)。注意:要将纹理坐标对应到正确的顶点上,才能使纹理正确地显示。

2. 使用纹理显示图片

定义顶点和纹理坐标,两者的顺序必须一一对应。

    private static final int COORDS_PER_VERTEX = 2;
    private static final int COORDS_PER_TEXTURE = 2;
    private static final float[] VERTEX = {
            1, 1,  // top right
            -1, 1, // top left
            1, -1, // bottom right
            -1, -1,// bottom left
    };
    private static final float[] TEXTURE = {
            1, 0,  // top right
            0, 0,  // top left
            1, 1,  // bottom right
            0, 1,  // bottom left
    };

定义着色器。

    private static final String VERTEX_SHADER =
            "uniform mat4 uMVPMatrix;" +
                    "attribute vec4 aPosition;" +
                    "attribute vec2 aTexCoord;" +
                    "varying vec2 vTexCoord;" +
                    "void main() {" +
                    "  gl_Position = uMVPMatrix * aPosition;" +
                    "  vTexCoord = aTexCoord;" +
                    "}";
    private static final String FRAGMENT_SHADER =
            "precision mediump float;" +
                    "uniform sampler2D uTextureUnit;" +
                    "varying vec2 vTexCoord;" +
                    "void main() {" +
                    "  gl_FragColor = texture2D(uTextureUnit, vTexCoord);" +
                    "}";

加载图片到 OpenGL 中。

        // 加载图片并且保存在 OpenGL 纹理系统中
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(mImagePath);
        mBitmapWidth = bitmap.getWidth();
        mBitmapHeight = bitmap.getHeight();
        int[] texture = new int[1];
        // 生成纹理
        GLES20.glGenTextures(1, texture, 0);
        // 绑定纹理
        GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, texture[0]);
        // 激活纹理
        GLES20.glActiveTexture(GLES20.GL_TEXTURE0);
        // 设置缩小过滤为三线性过滤
        GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
        // 设置放大过滤为双线性过滤
        GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_LINEAR);
        // 加载纹理到 OpenGL,读入 Bitmap 定义的位图数据,并把它复制到当前绑定的纹理对象
        GLUtils.texImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, bitmap, 0);
        // 生成 MIP 贴图
        GLES20.glGenerateMipmap(GLES20.GL_TEXTURE_2D);
        // 把选定的纹理单元传给片段着色器
        GLES20.glUniform1i(texUnitHandle, 0);

计算变换矩阵,采用 CenterInside 或者 CenterCrop 的方式显示。

    public static float[] changeMvpMatrixInside(float viewWidth, float viewHeight, float textureWidth, float textureHeight) {
        float scale = viewWidth * textureHeight / viewHeight / textureWidth;
        float[] mvp = new float[16];
        Matrix.setIdentityM(mvp, 0);
        Matrix.scaleM(mvp, 0, scale > 1 ? (1F / scale) : 1F, scale > 1 ? 1F : scale, 1F);
        return mvp;
    }

    public static float[] changeMvpMatrixCrop(float viewWidth, float viewHeight, float textureWidth, float textureHeight) {
        float scale = viewWidth * textureHeight / viewHeight / textureWidth;
        float[] mvp = new float[16];
        Matrix.setIdentityM(mvp, 0);
        Matrix.scaleM(mvp, 0, scale > 1 ? 1F : (1F / scale), scale > 1 ? scale : 1F, 1F);
        return mvp;
    }

显示图片。

        GLES20.glUseProgram(mProgram);
        GLES20.glUniformMatrix4fv(mMvpMatrixHandle, 1, false, mMvpMatrix, 0);
        // 传入顶点坐标
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(mPositionHandle);
        GLES20.glVertexAttribPointer(mPositionHandle, COORDS_PER_VERTEX, GLES20.GL_FLOAT, false, 0, mVertexBuffer);
        // 传入纹理坐标
        GLES20.glEnableVertexAttribArray(mTexCoordHandle);
        GLES20.glVertexAttribPointer(mTexCoordHandle, COORDS_PER_TEXTURE, GLES20.GL_FLOAT, false, 0, mTextureBuffer);
        GLES20.glDrawArrays(GLES20.GL_TRIANGLE_STRIP, 0, VERTEX.length / COORDS_PER_VERTEX);
        GLES20.glDisableVertexAttribArray(mPositionHandle);
        GLES20.glDisableVertexAttribArray(mTexCoordHandle);
        GLES20.glUseProgram(0);

源码在 GitHub 上。

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