Definir formas

Saber definir formas a serem desenhadas no contexto de uma visualização do OpenGL ES é a primeira etapa para criar gráficos sofisticados para seu app. Desenhar com o OpenGL ES pode ser um pouco complicado sem saber algumas coisas básicas sobre como o OpenGL ES espera que você defina objetos gráficos.

Esta lição explica o sistema de coordenadas do OpenGL ES em relação a uma tela de dispositivo Android, os conceitos básicos de como definir uma forma, faces de forma, bem como definir um triângulo e um quadrado.

Definir um triângulo

O OpenGL ES permite que você defina objetos desenhados usando coordenadas no espaço tridimensional. Portanto, antes de desenhar um triângulo, você precisa definir as coordenadas dele. No OpenGL, a maneira típica de fazer isso é definindo uma matriz de vértices de números de ponto flutuante para as coordenadas. Para maximizar a eficiência, grave essas coordenadas em um ByteBuffer, que é transmitido ao pipeline de gráficos do OpenGL ES para processamento.

// number of coordinates per vertex in this array
const val COORDS_PER_VERTEX = 3
var triangleCoords = floatArrayOf(     // in counterclockwise order:
        0.0f, 0.622008459f, 0.0f,      // top
        -0.5f, -0.311004243f, 0.0f,    // bottom left
        0.5f, -0.311004243f, 0.0f      // bottom right
)

class Triangle {

    // Set color with red, green, blue and alpha (opacity) values
    val color = floatArrayOf(0.63671875f, 0.76953125f, 0.22265625f, 1.0f)

    private var vertexBuffer: FloatBuffer =
            // (number of coordinate values * 4 bytes per float)
            ByteBuffer.allocateDirect(triangleCoords.size * 4).run {
                // use the device hardware's native byte order
                order(ByteOrder.nativeOrder())

                // create a floating point buffer from the ByteBuffer
                asFloatBuffer().apply {
                    // add the coordinates to the FloatBuffer
                    put(triangleCoords)
                    // set the buffer to read the first coordinate
                    position(0)
                }
            }
}

public class Triangle {

    private FloatBuffer vertexBuffer;

    // number of coordinates per vertex in this array
    static final int COORDS_PER_VERTEX = 3;
    static float triangleCoords[] = {   // in counterclockwise order:
             0.0f,  0.622008459f, 0.0f, // top
            -0.5f, -0.311004243f, 0.0f, // bottom left
             0.5f, -0.311004243f, 0.0f  // bottom right
    };

    // Set color with red, green, blue and alpha (opacity) values
    float color[] = { 0.63671875f, 0.76953125f, 0.22265625f, 1.0f };

    public Triangle() {
        // initialize vertex byte buffer for shape coordinates
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(
                // (number of coordinate values * 4 bytes per float)
                triangleCoords.length * 4);
        // use the device hardware's native byte order
        bb.order(ByteOrder.nativeOrder());

        // create a floating point buffer from the ByteBuffer
        vertexBuffer = bb.asFloatBuffer();
        // add the coordinates to the FloatBuffer
        vertexBuffer.put(triangleCoords);
        // set the buffer to read the first coordinate
        vertexBuffer.position(0);
    }
}

Por padrão, o OpenGL ES pressupõe um sistema de coordenadas em que [0,0,0] (X,Y,Z) especifica o centro do frame GLSurfaceView, [1,1,0] é o canto superior direito e [-1,-1,0] é o canto inferior esquerdo. Para ver uma ilustração desse sistema de coordenadas, consulte o guia do desenvolvedor do OpenGL ES.

As coordenadas dessa forma são definidas em sentido anti-horário. A ordem de desenho é importante porque define qual lado é a face frontal da forma, que você normalmente quer ter desenhada, e a face traseira, que você pode optar por não desenhar usando o recurso de seleção de faces do OpenGL ES. Para mais informações sobre rostos e seleção, consulte o guia do desenvolvedor do OpenGL ES.

Definir um quadrado

Definir triângulos é muito fácil no OpenGL, mas e se você quiser um elemento um pouco mais complexo? Por exemplo, um quadrado? Há várias maneiras de fazer isso, mas um caminho típico para desenhar essa forma no OpenGL ES é usar dois triângulos desenhados juntos:

Figura 1. Desenhar um quadrado usando dois triângulos.

Novamente, você precisa definir os vértices em sentido anti-horário para os dois triângulos que representam essa forma e colocar os valores em um ByteBuffer. Para evitar definir as duas coordenadas compartilhadas por cada triângulo duas vezes, use uma lista de desenho para informar ao pipeline de gráficos do OpenGL ES como desenhar esses vértices. Veja o código dessa forma:

// number of coordinates per vertex in this array
const val COORDS_PER_VERTEX = 3
var squareCoords = floatArrayOf(
        -0.5f,  0.5f, 0.0f,      // top left
        -0.5f, -0.5f, 0.0f,      // bottom left
         0.5f, -0.5f, 0.0f,      // bottom right
         0.5f,  0.5f, 0.0f       // top right
)

class Square2 {

    private val drawOrder = shortArrayOf(0, 1, 2, 0, 2, 3) // order to draw vertices

    // initialize vertex byte buffer for shape coordinates
    private val vertexBuffer: FloatBuffer =
            // (# of coordinate values * 4 bytes per float)
            ByteBuffer.allocateDirect(squareCoords.size * 4).run {
                order(ByteOrder.nativeOrder())
                asFloatBuffer().apply {
                    put(squareCoords)
                    position(0)
                }
            }

    // initialize byte buffer for the draw list
    private val drawListBuffer: ShortBuffer =
            // (# of coordinate values * 2 bytes per short)
            ByteBuffer.allocateDirect(drawOrder.size * 2).run {
                order(ByteOrder.nativeOrder())
                asShortBuffer().apply {
                    put(drawOrder)
                    position(0)
                }
            }
}

public class Square {

    private FloatBuffer vertexBuffer;
    private ShortBuffer drawListBuffer;

    // number of coordinates per vertex in this array
    static final int COORDS_PER_VERTEX = 3;
    static float squareCoords[] = {
            -0.5f,  0.5f, 0.0f,   // top left
            -0.5f, -0.5f, 0.0f,   // bottom left
             0.5f, -0.5f, 0.0f,   // bottom right
             0.5f,  0.5f, 0.0f }; // top right

    private short drawOrder[] = { 0, 1, 2, 0, 2, 3 }; // order to draw vertices

    public Square() {
        // initialize vertex byte buffer for shape coordinates
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(
        // (# of coordinate values * 4 bytes per float)
                squareCoords.length * 4);
        bb.order(ByteOrder.nativeOrder());
        vertexBuffer = bb.asFloatBuffer();
        vertexBuffer.put(squareCoords);
        vertexBuffer.position(0);

        // initialize byte buffer for the draw list
        ByteBuffer dlb = ByteBuffer.allocateDirect(
        // (# of coordinate values * 2 bytes per short)
                drawOrder.length * 2);
        dlb.order(ByteOrder.nativeOrder());
        drawListBuffer = dlb.asShortBuffer();
        drawListBuffer.put(drawOrder);
        drawListBuffer.position(0);
    }
}

Esse exemplo mostra o que é preciso para criar formas mais complexas com o OpenGL. Em geral, você usa coleções de triângulos para desenhar objetos. Na próxima lição, você vai aprender a desenhar essas formas na tela.