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【libGDX】使用Mesh绘制三角形
来源：cnblogs　　作者：little_fat_sheep　　时间：2024/2/23 8:57:00　　对本文有异议

1 Mesh 和 ShaderProgram 简介

1.1 创建 Mesh

? 1）Mesh 的构造方法

  1. public Mesh(boolean isStatic, int maxVertices, int maxIndices, VertexAttribute... attributes)
  2. public Mesh(boolean isStatic, int maxVertices, int maxIndices, VertexAttributes attributes)
  • isStatic：网格是否是静态的，如果网格数据不经常改动，设置为静态的可以优化性能；
  • maxVertices：顶点最大个数；
  • maxIndices：三角形顶点索引最大个数；
  • attributes：顶点属性，主要包含：位置、颜色、法线、纹理坐标等。

? 2）VertexAttribute 的构造方法

  1. public VertexAttribute(int usage, int numComponents, String alias)
  • usage：顶点属性编号；
  • numComponents：该属性的维度；
  • alias：属性别名，在 Shader 中会用到该别名，建议以 “a_” 开头，如：a_position。

? 3）网格创建实例

  1. private void initMesh() { // 初始化网格
  2. 	float[] vertices = {...}; // 顶点序列
  3. 	short[] indices = {...}; // 三角形顶点索引
  4. 	VertexAttribute vertexAttr = new VertexAttribute(Usage.Position, 3, "a_position");
  5. 	mMesh = new Mesh(true, vertices.length / 3, indices.length, vertexAttr);
  6. 	mMesh.setVertices(vertices);
  7. 	mMesh.setIndices(indices);
  8. }

1.2 绘制 Mesh

? 1）Mesh 的 render 方法

  1. public void render(ShaderProgram shader, int primitiveType)
  2. public void render(ShaderProgram shader, int primitiveType, int offset, int count)
  • shader：着色器程序；
  • primitiveType：图元类型，即：点（GL_POINTS）、线（GL_LINES、GL_LINE_LOOP、GL_LINE_STRIP）、面（GL_TRIANGLES、GL_TRIANGLE_STRIP、GL_TRIANGLE_FAN）；
  • offset：顶点数据偏移，通常取 0.
  • count：顶点个数。

? 2）图元类型（primitiveType）

? 对于线段类型图元，输入顶点序列 abcdef，根据图元类型，组装成的线段如下：

img

? 对于三角形类型图元，输入顶点序列 abcdef，根据图元类型，组装成的三角形如下：

img

1.3 ShaderProgram 简介

? 1）绑定和释放着色器程序

  1. // 开始渲染(已过时, 内部直接调用bind, 因此可以使用bind方法替换begin方法)
  2. public void begin()
  3. // 绑定着色器程序, 内部调用: gl.glUseProgram(program)
  4. public void bind()
  5. // 结束渲染(已过时, 内部是空实现, 因此可以不调用end方法)
  6. public void end()
  7. // 释放资源
  8. public void dispose()

? 2）设置着色器程序参数

  1. // 设置整型Uniform变量
  2. public void setUniformi(String name, int value)
  3. // 设置二维整型Uniform向量
  4. public void setUniformi(String name, int value1, int value2)
  5. // 设置三维整型Uniform向量
  6. public void setUniformi(String name, int value1, int value2, int value3)
  7. // 设置四维整型Uniform向量
  8. public void setUniformi(String name, int value1, int value2, int value3, int value4)
  9. // 设置浮点型Uniform变量
  10. public void setUniformf(String name, float value)
  11. public void setUniform1fv(String name, float[] values, int offset, int length)
  12. // 设置vec2型Uniform变量
  13. public void setUniform2fv(String name, float[] values, int offset, int length)
  14. public void setUniformf(String name, float value1, float value2)
  15. public void setUniformf(String name, Vector2 values)
  16. // 设置vec3型Uniform变量
  17. public void setUniform3fv(String name, float[] values, int offset, int length)
  18. public void setUniformf(String name, float value1, float value2, float value3)
  19. public void setUniformf(String name, Vector3 values)
  20. // 设置vec4型Uniform变量
  21. public void setUniform4fv(String name, float[] values, int offset, int length)
  22. public void setUniformf(String name, float value1, float value2, float value3, float value4)
  23. public void setUniformf(String name, Color values)
  24. // 设置三维Uniform矩阵
  25. public void setUniformMatrix(String name, Matrix3 matrix)
  26. // 设置四维Uniform矩阵
  27. public void setUniformMatrix(String name, Matrix4 matrix)

? 说明：name 可以使用 int 型的 location 变量替换，在 VertexAttributes.Usage 中有定义，如下。

  1. public static final class Usage {
  2. 	public static final int Position = 1;
  3. 	public static final int ColorUnpacked = 2;
  4. 	public static final int ColorPacked = 4;
  5. 	public static final int Normal = 8;
  6. 	public static final int TextureCoordinates = 16;
  7. 	public static final int Generic = 32;
  8. 	public static final int BoneWeight = 64;
  9. 	public static final int Tangent = 128;
  10. 	public static final int BiNormal = 256;
  11. }

2 绘制三角形

? 本节将使用 Mesh、ShaderProgram、Shader 绘制三角形，OpenGL ES 的实现见博客 → 绘制三角形、绘制彩色三角形，本节完整代码资源见 → 使用Mesh绘制三角形。

2.1 绘制纯色三角形

? DesktopLauncher.java

  1. package com.zhyan8.game;
  3. import com.badlogic.gdx.backends.lwjgl3.Lwjgl3Application;
  4. import com.badlogic.gdx.backends.lwjgl3.Lwjgl3ApplicationConfiguration;
  6. public class DesktopLauncher {
  7. 	public static void main (String[] arg) {
  8. 		Lwjgl3ApplicationConfiguration config = new Lwjgl3ApplicationConfiguration();
  9. 		config.setForegroundFPS(60);
  10. 		config.setTitle("Triangle");
  11. 		new Lwjgl3Application(new Triangle(), config);
  12. 	}
  13. }

? Triangle.java

  1. package com.zhyan8.game;
  3. import com.badlogic.gdx.ApplicationAdapter;
  4. import com.badlogic.gdx.Gdx;
  5. import com.badlogic.gdx.graphics.GL30;
  6. import com.badlogic.gdx.graphics.Mesh;
  7. import com.badlogic.gdx.graphics.VertexAttribute;
  8. import com.badlogic.gdx.graphics.VertexAttributes.Usage;
  9. import com.badlogic.gdx.graphics.glutils.ShaderProgram;
  11. public class Triangle extends ApplicationAdapter {
  12. 	private ShaderProgram mShaderProgram;
  13. 	private Mesh mMesh;
  15. 	@Override
  16. 	public void create() {
  17. 		initShader();
  18. 		initMesh();
  19. 	}
  21. 	@Override
  22. 	public void render() {
  23. 		Gdx.gl.glClearColor(0.455f, 0.725f, 1.0f, 1.0f);
  24. 		Gdx.gl.glClear(GL30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  25. 		// mShaderProgram.begin(); // 已过时, 请使用bind方法替换
  26. 		mShaderProgram.bind();
  27. 		mMesh.render(mShaderProgram, GL30.GL_TRIANGLES);
  28. 		// mShaderProgram.end(); // 已过时, 可以去掉
  29. 	}
  31. 	@Override
  32. 	public void dispose() {
  33. 		mShaderProgram.dispose();
  34. 		mMesh.dispose();
  35. 	}
  37. 	private void initShader() { // 初始化着色器程序
  38. 		String vertex = Gdx.files.internal("shaders/triangle_vertex.glsl").readString();
  39. 		String fragment = Gdx.files.internal("shaders/triangle_fragment.glsl").readString();
  40. 		mShaderProgram = new ShaderProgram(vertex, fragment);
  41. 	}
  43. 	private void initMesh() { // 初始化网格
  44. 		float[] vertices = {
  45. 			-0.5f, -0.5f, 0.0f,
  46. 			0.5f, -0.5f, 0.0f,
  47. 			0.0f, 0.5f, 0.0f
  48. 		};
  49. 		short[] indices = {0, 1, 2};
  50. 		VertexAttribute vertexAttr = new VertexAttribute(Usage.Position, 3, "a_position");
  51. 		mMesh = new Mesh(true, vertices.length / 3, indices.length, vertexAttr);
  52. 		mMesh.setVertices(vertices);
  53. 		mMesh.setIndices(indices);
  54. 	}
  55. }

? triangle_vertex.glsl

  1. #version 300 es
  3. in vec3 a_position;
  5. void main() {
  6.     gl_Position = vec4(a_position, 1.0);
  7. }

? 说明：triangle_vertex.glsl 文件放在【assets / shaders】目录下面。

? triangle_fragment.glsl

  1. #version 300 es
  2. precision mediump float; // 声明float型变量的精度为mediump
  4. out vec4 fragColor;
  6. void main() {
  7.     fragColor = vec4(1, 0, 0, 1);
  8. }

? 说明：triangle_fragment.glsl 文件放在【assets / shaders】目录下面。

? 运行效果如下。

img

2.2 绘制彩色三角形

? Triangle.java

  1. package com.zhyan8.game;
  3. import com.badlogic.gdx.ApplicationAdapter;
  4. import com.badlogic.gdx.Gdx;
  5. import com.badlogic.gdx.graphics.GL30;
  6. import com.badlogic.gdx.graphics.Mesh;
  7. import com.badlogic.gdx.graphics.VertexAttribute;
  8. import com.badlogic.gdx.graphics.VertexAttributes.Usage;
  9. import com.badlogic.gdx.graphics.glutils.ShaderProgram;
  11. public class Triangle extends ApplicationAdapter {
  12. 	private ShaderProgram mShaderProgram;
  13. 	private Mesh mMesh;
  15. 	@Override
  16. 	public void create() {
  17. 		initShader();
  18. 		initMesh();
  19. 	}
  21. 	@Override
  22. 	public void render() {
  23. 		Gdx.gl.glClearColor(0.455f, 0.725f, 1.0f, 1.0f);
  24. 		Gdx.gl.glClear(GL30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  25. 		// mShaderProgram.begin(); // 已过时, 请使用bind方法替换
  26. 		mShaderProgram.bind();
  27. 		mMesh.render(mShaderProgram, GL30.GL_TRIANGLES);
  28. 		// mShaderProgram.end(); // 已过时, 可以去掉
  29. 	}
  31. 	@Override
  32. 	public void dispose() {
  33. 		mShaderProgram.dispose();
  34. 		mMesh.dispose();
  35. 	}
  37. 	private void initShader() { // 初始化着色器程序
  38. 		String vertex = Gdx.files.internal("shaders/triangle_vertex.glsl").readString();
  39. 		String fragment = Gdx.files.internal("shaders/triangle_fragment.glsl").readString();
  40. 		mShaderProgram = new ShaderProgram(vertex, fragment);
  41. 	}
  43. 	private void initMesh() { // 初始化网格
  44. 		float[] vertices = {
  45. 			// 前3位是顶点位置数据, 后4位是顶点颜色数据
  46. 			-0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f,
  47. 			0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
  48. 			0.0f, 0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f
  49. 		};
  50. 		short[] indices = {0, 1, 2};
  51. 		VertexAttribute vertexPosition = new VertexAttribute(Usage.Position, 3, "a_position");
  52. 		VertexAttribute vertexColor = new VertexAttribute(Usage.ColorUnpacked, 4, "a_color");
  53. 		mMesh = new Mesh(true, vertices.length / 7, indices.length, vertexPosition, vertexColor);
  54. 		mMesh.setVertices(vertices);
  55. 		mMesh.setIndices(indices);
  56. 	}
  57. }

? triangle_vertex.glsl

  1. #version 300 es
  3. in vec3 a_position;
  4. in vec4 a_color;
  6. out vec4 v_color;
  8. void main() {
  9.     gl_Position = vec4(a_position, 1.0);
  10.     v_color = a_color;
  11. }

? triangle_fragment.glsl

  1. #version 300 es
  2. precision mediump float; // 声明float型变量的精度为mediump
  4. in vec4 v_color;
  6. out vec4 fragColor;
  8. void main() {
  9.     fragColor = v_color;
  10. }

? 运行效果如下。

img

2.3 三角形宽高比适配

? 本节通过引入相机，使得绘制后的三角形宽高比与三角形模型的宽高比一致。

? Triangle.java

  1. package com.zhyan8.game;
  3. import com.badlogic.gdx.ApplicationAdapter;
  4. import com.badlogic.gdx.Gdx;
  5. import com.badlogic.gdx.graphics.GL30;
  6. import com.badlogic.gdx.graphics.Mesh;
  7. import com.badlogic.gdx.graphics.OrthographicCamera;
  8. import com.badlogic.gdx.graphics.VertexAttribute;
  9. import com.badlogic.gdx.graphics.VertexAttributes.Usage;
  10. import com.badlogic.gdx.graphics.glutils.ShaderProgram;
  12. public class Triangle extends ApplicationAdapter {
  13. 	private OrthographicCamera mCamera;
  14. 	private ShaderProgram mShaderProgram;
  15. 	private Mesh mMesh;
  17. 	@Override
  18. 	public void create() {
  19. 		initCamera();
  20. 		initShader();
  21. 		initMesh();
  22. 	}
  24. 	@Override
  25. 	public void render() {
  26. 		Gdx.gl.glClearColor(0.455f, 0.725f, 1.0f, 1.0f);
  27. 		Gdx.gl.glClear(GL30.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  28. 		// mShaderProgram.begin(); // 已过时, 请使用bind方法替换
  29. 		mShaderProgram.bind();
  30. 		mShaderProgram.setUniformMatrix("u_projectionViewMatrix", mCamera.combined);
  31. 		mMesh.render(mShaderProgram, GL30.GL_TRIANGLES);
  32. 		// mShaderProgram.end(); // 已过时, 可以去掉
  33. 	}
  35. 	@Override
  36. 	public void dispose() {
  37. 		mShaderProgram.dispose();
  38. 		mMesh.dispose();
  39. 	}
  41. 	private void initCamera() {
  42. 		mCamera = new OrthographicCamera(Gdx.graphics.getWidth(), Gdx.graphics.getHeight());
  43. 		mCamera.near = 0.3f;
  44. 		mCamera.far = 1000f;
  45. 		mCamera.zoom = 0.005f; // 相机缩放级别, 值越大观察范围越大, 看到的图形越小
  46. 		mCamera.position.set(0f, 0f, -5f);
  47. 		mCamera.lookAt(0, 0, 0);
  48. 		mCamera.update();
  49. 	}
  51. 	private void initShader() { // 初始化着色器程序
  52. 		String vertex = Gdx.files.internal("shaders/triangle_vertex.glsl").readString();
  53. 		String fragment = Gdx.files.internal("shaders/triangle_fragment.glsl").readString();
  54. 		mShaderProgram = new ShaderProgram(vertex, fragment);
  55. 	}
  57. 	private void initMesh() { // 初始化网格
  58. 		float[] vertices = {
  59. 			-0.5f, -0.5f, 0.0f,
  60. 			0.5f, -0.5f, 0.0f,
  61. 			0.0f, 0.5f, 0.0f,
  62. 		};
  63. 		short[] indices = {0, 1, 2};
  64. 		VertexAttribute vertexPosition = new VertexAttribute(Usage.Position, 3, "a_position");
  65. 		mMesh = new Mesh(true, vertices.length / 3, indices.length, vertexPosition);
  66. 		mMesh.setVertices(vertices);
  67. 		mMesh.setIndices(indices);
  68. 	}
  69. }

? 说明：这里设置的三角形底边和高都为 1，即宽高比为 1: 1，我们期望绘制后的三角形宽高比也是 1 : 1，这时就需要通过相机进行变换。

? triangle_vertex.glsl

  1. #version 300 es
  3. in vec3 a_position;
  5. uniform mat4 u_projectionViewMatrix;
  7. void main() {
  8.     gl_Position = u_projectionViewMatrix * vec4(a_position, 1.0);
  9. }

? 说明：这里通过正交相机的观察矩阵和投影矩阵变换，实现模型宽高比的适配，也可以对输入坐标的 y 值乘以屏幕宽高比，作为 gl_Position.y 的值。

? triangle_fragment.glsl

  1. #version 300 es
  2. precision mediump float; // 声明float型变量的精度为mediump
  4. out vec4 fragColor;
  6. void main() {
  7.     fragColor = vec4(0, 1, 0, 0);
  8. }

? 运行效果如下，可以看到，绘制后的三角形宽高比也是 1 : 1。

img

? 声明：本文转自【libGDX】使用Mesh绘制三角形。

原文链接：https://www.cnblogs.com/zhyan8/p/18024334

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