Android使用NDK OpenGL ES3.0绘制一个三角形

【尊重原创，转载请注明出处】 https://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/82021607
网上已经有很多OpenCV的教程，不过大都是基于Java层调用openGL接口，若使用Java层openGL接口绘制三角形，还是比较简单的，但要是使用NDK C++ 实现，还是有点复杂。
本文将使用Android NDK开发，利用C++的 OpenGL ES3.0绘制一个三角形。绘制三角形的C/C++源码大部分是参考：《 OPENGL ES 3.0编程指南 》第二章的代码，但该书只有源码，没有工程项目，是用Android.mk配置，要做成Android Studio Demo还是要花点力气的。本博客的OpenGL的开发，其配置文件使用CMakeLists.txt，Android Studio 2.3以上NDK开发很容易啦，其配置方法使用CMakeLists.txt会比使用Android.mk更容易。
这里不具体分析绘制三角形的代码实现过程了，毕竟《 OPENGL ES 3.0编程指南 》这本书已经很详细啦。
本项目源码下载地址： https://github.com/PanJinquan/openGL-Demo ，要是觉得不错，给个” Star “哈
开发环境：
（1）Android Studio 2.3.3 以上
（2）android-ndk-r10d 以上，下载地址： https://developer.android.google.cn/ndk/downloads/index.html
1、新建项目：

新建Android工程一定要勾选“Include C++ support”，这样新建的Android工程会直接支持NDK开发，避免各种配置问题，如果提示没有NDK，请下载NDK，并在工程“Project Structure”中导入即可。
我的工程目录是这样的：
2、新建RendererJNI类

package opengl.panjq.com.opengl_demo;
import android.opengl.GLSurfaceView.Renderer;
import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;
import android.content.Context;
import android.content.res.AssetManager;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.util.Log;
public class RendererJNI implements GLSurfaceView.Renderer {
    static {
        System.loadLibrary("gltest-lib");
    private AssetManager mAssetMgr = null;
    private final String mLogTag = "ndk-build";
    public native void glesInit();
    public native void glesRender();
    public native void glesResize(int width, int height);
    public native void readShaderFile(AssetManager assetMgr);
    public RendererJNI(Context context) {
        mAssetMgr = context.getAssets();
        if (null == mAssetMgr) {
            Log.e(mLogTag, "getAssets() return null !");
     * 当创建 GLSurfaceView时,系统调用这个方法.使用这个方法去执行只需要发生一次的动作,
     * 例如设置OpenGL环境参数或者初始化OpenGL graphic 对象.
     * @param gl
     * @param config
    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        readShaderFile(mAssetMgr);
        glesInit();
     *  当GLSurfaceView  几何学发生改变时系统调用这个方法.包括 GLSurfaceView  的大小发生改变或者横竖屏发生改变.
     *  使用这个方法去响应GLSurfaceView 容器的改变
     * @param gl
     * @param width
     * @param height
    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        glesResize(width, height);
     *    执行渲染工作：当系统每一次重画 GLSurfaceView 时调用.使用这个方法去作为主要的绘制和重新绘制graphic  对象的执行点.
     * @param gl
    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        glesRender();
3、修改MainActivity.java文件 
package opengl.panjq.com.opengl_demo;
import android.content.Context;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;
import android.app.ActivityManager;
import android.content.pm.ConfigurationInfo;
import android.util.Log;
import static android.opengl.GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private final int CONTEXT_CLIENT_VERSION = 3;
    private GLSurfaceView mGLSurfaceView;
    RendererJNI mRenderer;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        mGLSurfaceView = new GLSurfaceView(this);
        mRenderer=new RendererJNI(this);
        if (detectOpenGLES30()) {
            // 设置OpenGl ES的版本
            mGLSurfaceView.setEGLContextClientVersion(CONTEXT_CLIENT_VERSION);
            // 设置与当前GLSurfaceView绑定的Renderer
            mGLSurfaceView.setRenderer(mRenderer);
            // 设置渲染的模式
            mGLSurfaceView.setRenderMode(RENDERMODE_WHEN_DIRTY);
        } else {
            Log.e("opengles30", "OpenGL ES 3.0 not supported on device.  Exiting...");
            finish();
        setContentView(mGLSurfaceView);
    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        mGLSurfaceView.onResume();
    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        mGLSurfaceView.onPause();
    private boolean detectOpenGLES30() {
        ActivityManager am = (ActivityManager)getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
        ConfigurationInfo info = am.getDeviceConfigurationInfo();
        return (info.reqGlEsVersion >= 0x30000);
4.新建C++ JNI文件 
RendererJNI.h头文件 
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class opengl_panjq_com_opengl_demo_RendererJNI */
#ifndef _Included_opengl_panjq_com_opengl_demo_RendererJNI
#define _Included_opengl_panjq_com_opengl_demo_RendererJNI
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
 * Class:     opengl_panjq_com_opengl_demo_RendererJNI
 * Method:    glesInit
 * Signature: ()V
JNIEXPORT void JNICALL Java_opengl_panjq_com_opengl_1demo_RendererJNI_glesInit
  (JNIEnv *, jobject);
 * Class:     opengl_panjq_com_opengl_demo_RendererJNI
 * Method:    glesRender
 * Signature: ()V
JNIEXPORT void JNICALL Java_opengl_panjq_com_opengl_1demo_RendererJNI_glesRender
  (JNIEnv *, jobject);
 * Class:     opengl_panjq_com_opengl_demo_RendererJNI
 * Method:    glesResize
 * Signature: (II)V
JNIEXPORT void JNICALL Java_opengl_panjq_com_opengl_1demo_RendererJNI_glesResize
  (JNIEnv *, jobject, jint, jint);
JNIEXPORT void JNICALL Java_opengl_panjq_com_opengl_1demo_RendererJNI_readShaderFile
        (JNIEnv *env, jobject self, jobject assetManager);
#ifdef __cplusplus
#endif
#endif
RendererJNI.cpp源文件 
    这里提供一个方法char* readShaderSrcFile(char *shaderFile, AAssetManager *pAssetManager)，用于获取assets资源文件*.glsl文件： 
  char *pVertexShader = readShaderSrcFile("shader/vs.glsl", g_pAssetManager);
  char *pFragmentShader = readShaderSrcFile("shader/fs.glsl", g_pAssetManager); 
    当然，也可以写死在文件中，如：  
    char vShaderStr[] =
            "#version 300 es                          \n"
                    "layout(location = 0) in vec4 vPosition;  \n"
                    "void main()                              \n"
                    "{                                        \n"
                    "   gl_Position = vPosition;              \n"
                    "}                                        \n";
    char fShaderStr[] =
            "#version 300 es                              \n"
                    "precision mediump float;                     \n"
                    "out vec4 fragColor;                          \n"
                    "void main()                                  \n"
                    "{                                            \n"
                    "   fragColor = vec4 ( 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 );  \n"
                    "}                                            \n"; 
     再用LoadShader加载： 
    vertexShader = LoadShader ( GL_VERTEX_SHADER, vShaderStr );
    fragmentShader = LoadShader ( GL_FRAGMENT_SHADER, fShaderStr ); 
    完整的代码如下  
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
#include "RendererJNI.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <GLES3/gl3.h>
#include <android/asset_manager_jni.h>
#include <android/log.h>
#define LOG_TAG "ndk-build"
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
GLint	g_programObject;
jint	g_width;
jint	g_height;
AAssetManager* g_pAssetManager = NULL;
char* readShaderSrcFile(char *shaderFile, AAssetManager *pAssetManager)
    AAsset *pAsset = NULL;
    char *pBuffer = NULL;
    off_t size = -1;
    int numByte = -1;
    if (NULL == pAssetManager)
        LOGE("pAssetManager is null!");
        return NULL;
    pAsset = AAssetManager_open(pAssetManager, shaderFile, AASSET_MODE_UNKNOWN);
    //LOGI("after AAssetManager_open");
    size = AAsset_getLength(pAsset);
    LOGI("after AAssetManager_open");
    pBuffer = (char *)malloc(size+1);
    pBuffer[size] = '\0';
    numByte = AAsset_read(pAsset, pBuffer, size);
    LOGI("%s : [%s]", shaderFile, pBuffer);
    AAsset_close(pAsset);
    return pBuffer;
GLuint LoadShader ( GLenum type, const char *shaderSrc )
    GLuint shader;
    GLint compiled;
    // Create the shader object
    shader = glCreateShader ( type );
    if ( shader == 0 )
        return 0;
    // Load the shader source
    glShaderSource ( shader, 1, &shaderSrc, NULL );
    // Compile the shader
    glCompileShader ( shader );
    // Check the compile status
    glGetShaderiv ( shader, GL_COMPILE_STATUS, &compiled );
    if ( !compiled )
        GLint infoLen = 0;
        glGetShaderiv ( shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLen );
        if ( infoLen > 1 )
            char *infoLog = (char *)malloc ( sizeof ( char ) * infoLen );
            glGetShaderInfoLog ( shader, infoLen, NULL, infoLog );
            LOGE("Error compiling shader:[%s]", infoLog );
            free ( infoLog );
        glDeleteShader ( shader );
        return 0;
    return shader;
//*********************************************************************************
JNIEXPORT void JNICALL Java_opengl_panjq_com_opengl_1demo_RendererJNI_glesInit
  (JNIEnv *pEnv, jobject obj){
    char vShaderStr[] =
            "#version 300 es                          \n"
                    "layout(location = 0) in vec4 vPosition;  \n"
                    "void main()                              \n"
                    "{                                        \n"
                    "   gl_Position = vPosition;              \n"
                    "}                                        \n";
    char fShaderStr[] =
            "#version 300 es                              \n"
                    "precision mediump float;                     \n"
                    "out vec4 fragColor;                          \n"
                    "void main()                                  \n"
                    "{                                            \n"
                    "   fragColor = vec4 ( 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 );  \n"
                    "}                                            \n";
    char *pVertexShader = readShaderSrcFile("shader/vs.glsl", g_pAssetManager);
    char *pFragmentShader = readShaderSrcFile("shader/fs.glsl", g_pAssetManager);
    GLuint vertexShader;
    GLuint fragmentShader;
    GLuint programObject;
    GLint linked;
    // Load the vertex/fragment shaders
    //vertexShader = LoadShader ( GL_VERTEX_SHADER, vShaderStr );
    //fragmentShader = LoadShader ( GL_FRAGMENT_SHADER, fShaderStr );
    vertexShader = LoadShader ( GL_VERTEX_SHADER, pVertexShader );
    fragmentShader = LoadShader ( GL_FRAGMENT_SHADER, pFragmentShader );
    // Create the program object
    programObject = glCreateProgram ( );
    if ( programObject == 0 )
        return;
    glAttachShader ( programObject, vertexShader );
    glAttachShader ( programObject, fragmentShader );
    // Link the program
    glLinkProgram ( programObject );
    // Check the link status
    glGetProgramiv ( programObject, GL_LINK_STATUS, &linked );
    if ( !linked )
        GLint infoLen = 0;
        glGetProgramiv ( programObject, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLen );
        if ( infoLen > 1 )
            char *infoLog = (char *)malloc ( sizeof ( char ) * infoLen );
            glGetProgramInfoLog ( programObject, infoLen, NULL, infoLog );
            LOGE("Error linking program:[%s]", infoLog );
            free ( infoLog );
        glDeleteProgram ( programObject );
        return;
    // Store the program object
    g_programObject = programObject;
    glClearColor ( 1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f );
 * Class:     opengl_panjq_com_opengl_demo_RendererJNI
 * Method:    glesRender
 * Signature: ()V
JNIEXPORT void JNICALL Java_opengl_panjq_com_opengl_1demo_RendererJNI_glesRender
  (JNIEnv *pEnv, jobject obj){
    GLfloat vVertices[] = {  0.0f,  0.5f, 0.0f,
                             -0.5f, -0.5f, 0.0f,
                             0.5f, -0.5f, 0.0f
    // Set the viewport
    glViewport ( 0, 0, g_width, g_height );
    // Clear the color buffer
    glClear ( GL_COLOR_BUFFER_BIT );
    // Use the program object
    glUseProgram ( g_programObject );
    // Load the vertex data
    glVertexAttribPointer ( 0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, vVertices );
    glEnableVertexAttribArray ( 0 );
    glDrawArrays ( GL_TRIANGLES, 0, 3 );
 * Class:     opengl_panjq_com_opengl_demo_RendererJNI
 * Method:    glesResize
 * Signature: (II)V
JNIEXPORT void JNICALL Java_opengl_panjq_com_opengl_1demo_RendererJNI_glesResize
  (JNIEnv *pEnv, jobject obj, jint width, jint height){
    g_width = width;
    g_height = height;
JNIEXPORT void JNICALL Java_opengl_panjq_com_opengl_1demo_RendererJNI_readShaderFile
        (JNIEnv *env, jobject self, jobject assetManager){
    if (assetManager && env)
        //LOGI("before AAssetManager_fromJava");
        g_pAssetManager = AAssetManager_fromJava(env, assetManager);
        //LOGI("after AAssetManager_fromJava");
        if (NULL == g_pAssetManager)
            LOGE("AAssetManager_fromJava() return null !");
        LOGE("assetManager is null !");
5、修改CMakeLists.txt文件 
    OpenGL ES开发需要把OpenGL的相关依赖库导入进来，其方法很简单，直接在target_link_libraries中添加GLESv2 或者GLESv3都可以，由于需要在NDK使用AAssetManager操作asset资源，因此需要在target_link_libraries中，也把android添加进来，否则会出错：Error: undefined reference to 'AAssetManager_fromJava'。 
# For more information about using CMake with Android Studio, read the
# documentation: https://d.android.com/studio/projects/add-native-code.html
# Sets the minimum version of CMake required to build the native library.
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
# Creates and names a library, sets it as either STATIC
# or SHARED, and provides the relative paths to its source code.
# You can define multiple libraries, and CMake builds them for you.
# Gradle automatically packages shared libraries with your APK.
include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR} src/main/cpp)
add_library( # Sets the name of the library.
             gltest-lib
             # Sets the library as a shared library.
             SHARED
             # Provides a relative path to your source file(s).
             src/main/cpp/RendererJNI.cpp )
add_library( # Sets the name of the library.
             native-lib
             # Sets the library as a shared library.
             SHARED
             # Provides a relative path to your source file(s).
             src/main/cpp/native-lib.cpp )
# Searches for a specified prebuilt library and stores the path as a
# variable. Because CMake includes system libraries in the search path by
# default, you only need to specify the name of the public NDK library
# you want to add. CMake verifies that the library exists before
# completing its build.
find_library( # Sets the name of the path variable.
              log-lib
              # Specifies the name of the NDK library that
              # you want CMake to locate.
              log )
# Specifies libraries CMake should link to your target library. You
# can link multiple libraries, such as libraries you define in this
# build script, prebuilt third-party libraries, or system libraries.
target_link_libraries( # Specifies the target library.
                       gltest-lib
                       android # 错误：Error: undefined reference to 'AAssetManager_fromJava'
                       GLESv3  # 把opengl库文件添加进来，GLESv3
                       # Links the target library to the log library
                       # included in the NDK.
                       ${log-lib} )
target_link_libraries( # Specifies the target library.
                       native-lib
                       # Links the target library to the log library
                       # included in the NDK.
                       ${log-lib} ) 
Run,Run,Run,效果图： 
                                    My OpenGL Playground
使用 NDK 编写 OpenGL ES 3.0
正在找工作啊，你们有工作给我吗～～～～redknot@126.com 有的话联系我啊～～～～
使用 DrawArrays 的方法，绘制三角形。并使用 Uniform 变量传递了一个 Float 变量，改变三角形大小。
使用 glDrawElements 绘制四面体，并着色
使用矩阵相乘的方法，将变换混合。
加入透视投影变换
纹理贴图，加入了 libpng 作为文件解析库。
调整环境光的亮度，让物体表面变得暗淡
调整环境光的颜色，让物体反射指定的光
                                    Android OpenGLES 3.0 开发系统性学习教程
备注: 请使用 Android Studio 4.1+ ，NDK r21，其中一些 Case 的 3D 效果是通过手势触发（转动和缩放）
OpenGL ES 3.0 开发（08）：坐标系统
OpenGL ES 3.0 开发（09）：光照基础
OpenGL ES 3.0 开发（10）：深度测试
OpenGL ES 3.0 开发（11）：模板测试
OpenGL ES 3.0 开发（12）：混合
OpenGL ES 3.0 开发（13）：实例化（Instancing）
OpenGL ES 3.0 开发（14）：粒子（Particles）
OpenGL ES 3.0 开发（15）：立方体贴图（天空盒）
OpenGL ES 3.0 开发（16）：相机预览
OpenGL ES 3.0 开发（17）：相机基础滤镜
OpenGL
                                    Android使用NDK  OpenGL ES3.0绘制一个三角形 
     网上已经有很多OpenCV的教程，不过大都是基于Java层调用openGL接口，若使用Java层openGL接口绘制三角形，还是比较简单的，但要是使用NDK C++ 实现，还是有点复杂。 
    本文将使用Android NDK开发，利用C++的 OpenGL ES3.0绘制一个三角形。绘制三角形的C/C++源码大部分是参考：《OPENGL ES 3.0编程指南&nb
                                    利用opengl进行yuv的渲染，主要原理利用显卡的加速运算，是把YUV转换成 RGBA ,然后交给gl渲染， 即opengl最终需要的数据还是 RGBA, 我们可以采用cpu软件jisua
编译Android平台上的freetype
https://www.cnblogs.com/freedreamnight/p/14930341.html这篇文章写的十分详细，要注意的是，他这里用的是静态库，我自己使用的是动态库，只需要删除–enable-static这个参数就行了。
集成freetype到项目中
在项目app/src/main/cpp，把头文件放入对应的目录，其实不用在意，.
                                    1.1 OpenGL ES 3.0
OpenGL ES 3.0实现了具有可编程着色功能的图形管线，由两个规范组成：OpenGL ES 3.0 API规范和OpenGL ES着色语言3.0规范。
图1-1展示了OpenGL ES 3.0 图形管线。图中带有阴影的方框表示OpenGL ES 3.0中管线的可编程阶段。
图1-1 OpenGL ES 3.0 图形管线
1.1.1 顶点着色器
顶点着色器实现了顶点操作的通用可编程方法。
顶点着色器的输入包括：
1 着色器程序代码
2 顶点输入
3 统一.
打算一边学习一边整理学习笔记，我的开发环境是Android studio 2.1.3，不过有个问题是Android studio自带的模拟器只能支持es2.0  
无法使用es3.0  所以3.0只能在真机上调试，手机必须是4.3或者是以上系统，我试过4.3的三星s3和  6
                                    早就听过大名鼎鼎的 OpenGL，却迟迟没有实践学习，有些惭愧。今天开始通过实践+博文方式学习掌握 OpenGL。此文对于 OpenGL 的学习分为以下部分：
OpenGL 基础概念
OpenGL 坐标系理解
OpenGL 渲染管线
OpenGL 着色语言
OpenGL 基础概念
OpenGL
OpenGL 即 Open Graphics Library，是一个功能强大、调用方便的底层图形库...
	OpenGL ES的基本流程和概念
这个系列我们一起对OpenGL ES进行重新学习实践，掌握OpenGL ES 3.0，编写迷人的OpenGL ES 3.0的程序。
下面开始今天的主题。
一、OpenGL ES的简介
OpenGL（Open Graphics Library）是一个跨平台图像程序接口，用于二维和三位图片的渲染。OpenGL ES（Open Graphic Library Embedded Systems）是OpenGL的一个子集，用
                                    在前面几张中你已经看看到,着色器是OpenGL ES 3.0 API 的一个基础核心概念,每个OpenGL ES 3.0 程序都需要一个顶点着色器和一个片段着色器,以渲染有意义的图片,考虑到着色器是API概念的核心,我们希望确保你在深入了解图形API的更多细节之前,掌握编写着色器的基础知识
本章的目标是确保你理解着色器语言中的如下概念
变量和变量类型
向量和矩阵的构造选择
结构和数组
运算符,控制流和函数
输入/输出变量,统一变量,统一变量块和布局限定符
预处理器和指令
统一变量和插