音视频开发系列——Opengl常用Api介绍part1

Posted 2023-03-12 进击的代码家

GLES20.glTexParameteri

GLES20.glTexParameteri是OpenGL ES 2.0用于设置纹理过滤器和纹理包装模式的函数。它有三个参数：

target参数

target参数指定要设置纹理参数的纹理目标，根据不同的target值，glTexParameteri函数的行为也会有所不同。下面是几种常见的target类型及其应用场景：
GLES20.GL_TEXTURE_2D：二维纹理目标。适用于大多数的纹理贴图，例如游戏中的角色、地图、天空等。

GLES20.GL_TEXTURE_CUBE_MAP：立方体纹理目标。适用于渲染立方体贴图，例如游戏中的天空盒、反射贴图等。

GLES20.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES：用于外部纹理目标，一般用于媒体流、相机等场景。可以使用SurfaceTexture将纹理输出到屏幕或其他纹理中。

GLES20.GL_TEXTURE_3D：三维纹理目标。适用于体积渲染，例如医学影像、地质勘探等。

GLES31.GL_TEXTURE_BUFFER：缓冲区纹理目标。适用于从缓冲区中读取数据并渲染。

GLES31.GL_TEXTURE_RECTANGLE：矩形纹理目标。可以用于需要快速绘制2D图形的场景，例如UI渲染、HUD显示等。

GLES30.GL_TEXTURE_2D_ARRAY：二维数组纹理目标。适用于渲染大量的重叠或不同分辨率的纹理，例如地图瓦片、卫星图像等。

GLES31.GL_TEXTURE_CUBE_MAP_ARRAY：立方体贴图数组目标。适用于同时渲染多个立方体贴图，例如游戏中的动态天空、多视角渲染等。

总之，不同的纹理目标适用于不同的场景，开发者需要根据具体的需求选择合适的目标类型，以达到最佳的渲染效果和性能。

pname

参数指定了要设置的纹理参数的名称，可以是以下值之一：
GL_TEXTURE_MIN_FILTER： 指定当纹理被缩小时如何过滤纹理像素，可以是GL_NEAREST(最近邻过滤)、GL_LINEAR(线性过滤)、GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST(使用最近邻过滤的Mipmap纹理)、GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR(使用线性过滤的Mipmap纹理)、GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST(使用最近邻过滤的Mipmap纹理)或GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR(使用线性过滤的Mipmap纹理)。

GL_TEXTURE_MAG_FILTER： 指定当纹理被放大时如何过滤纹理像素，可以是GL_NEAREST(最近邻过滤)或GL_LINEAR(线性过滤)。

GL_TEXTURE_WRAP_S和GL_TEXTURE_WRAP_T： 指定纹理坐标超出范围时应如何处理，可以是GL_CLAMP_TO_EDGE(纹理坐标会被截断为范围内的最大/最小值)、GL_REPEAT(纹理坐标将被重复)或GL_MIRRORED_REPEAT(纹理坐标将被重复，但是在每次重复时都会镜像翻转)。

param

参数指定了纹理参数的值，根据设置的参数不同可以有不同的取值，例如：
GL_NEAREST：使用最近邻过滤。

GL_LINEAR：使用线性过滤。

GL_CLAMP_TO_EDGE：纹理坐标会被截断为范围内的最大/最小值。

GL_REPEAT：纹理坐标将被重复。

GL_MIRRORED_REPEAT：纹理坐标将被重复，但是在每次重复时都会镜像翻转。

总之，GLES20.glTexParameteri函数可以用来控制纹理如何被过滤和包装，以及如何在纹理坐标超出范围时进行处理。

    GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_LINEAR)
        GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_LINEAR)
        GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE)
        GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE)

Matrix.setIdentityM

Matrix.setIdentityM() 是 android 的一个矩阵操作方法，它用于将一个矩阵设置为单位矩阵。单位矩阵是一个主对角线上所有元素都为1，其余元素都为0的方阵。

该方法的完整签名如下：

public static void setIdentityM(float[] sm, int smOffset)

其中，参数 sm 表示一个float类型的一维数组，它是要被设置为单位矩阵的目标矩阵。参数 smOffset 表示要设置的目标矩阵的起始位置。

该方法将目标矩阵从起始位置开始的元素设置为单位矩阵。由于Java中的数组下标从0开始，因此第一个元素的索引是 smOffset，而不是1。

以下是该方法的实现示例：

public static void setIdentityM(float[] sm, int smOffset) 
    for (int i = 0; i < 16; i++) 
        sm[smOffset + i] = ((i % 5 == 0) ? 1.0f : 0.0f);
    

该实现通过一个循环遍历了矩阵的所有元素。对于每个元素，如果它在主对角线上，则将其设置为1，否则设置为0。

使用该方法可以方便地将一个矩阵设置为单位矩阵，从而方便后续的矩阵操作。

Matrix.setIdentityM(stMatrix, 0);

将矩阵 stMatrix 设置为单位矩阵。单位矩阵是一种特殊的矩阵，它不改变顶点的位置或方向。

为什么要调用setIdentityM设置为单位矩阵？
在 OpenGL 中，变换矩阵是用来对 3D 场景中的顶点进行变换的。每个变换操作（例如平移、旋转、缩放等）都可以表示为一个矩阵，这些矩阵可以组合使用来实现复杂的变换效果。

在进行变换矩阵的组合时，必须确保在最初的状态下，即没有进行任何变换时，变换矩阵的值是正确的。如果不是这样，那么组合变换操作时可能会导致意外的结果。

因此，在设置任何其他的变换操作之前，通常需要先将变换矩阵初始化为一个单位矩阵。单位矩阵是一种特殊的矩阵，它可以确保在组合变换操作时不会对顶点进行任何意外的变换。

因此，首先调用 Matrix.setIdentityM(stMatrix, 0) 方法将 stMatrix 矩阵设置为单位矩阵，以确保在应用任何其他变换之前，矩阵的值是正确的。

每次执行矩阵操作之前都需要调用setIdentityM吗？
在大多数情况下，不需要在每次执行变换矩阵操作之前都调用 setIdentityM 方法。通常情况下，只需要在创建变换矩阵时调用一次 setIdentityM 方法来初始化矩阵即可。

在接下来的变换操作中，可以直接对这个矩阵进行修改。例如，如果需要对一个顶点进行平移和旋转，可以先创建一个矩阵，然后使用 translateM 方法对其进行平移操作，使用 rotateM 方法对其进行旋转操作。在进行每个操作之前，不需要再调用 setIdentityM 方法。

但是，如果在多个变换操作之间需要重新开始，例如在处理多个对象时，可能需要将变换矩阵重置为单位矩阵，然后重新开始应用变换操作。在这种情况下，可以再次使用 setIdentityM 方法来将矩阵重置为单位矩阵。

Matrix.scaleM

用于将一个缩放矩阵应用于给定的矩阵。它的参数如下：

public static void scaleM(float[] m, int mOffset, float x, float y, float z)

m：要被缩放的矩阵，表示为一个长度为 16 的浮点数数组。
mOffset：矩阵中第一个元素的偏移量。
x：x 轴的缩放因子。
y：y 轴的缩放因子。
z：z 轴的缩放因子。

这些参数的含义如下：
m：这是一个长度为 16 的浮点数数组，表示要进行缩放操作的矩阵。缩放矩阵会将矩阵的每个元素乘以一个缩放因子，从而使得矩阵中的每个向量在对应的轴上被缩放。矩阵中的元素按照以下方式排列：

m[0]  m[4]  m[8]   m[12]
m[1]  m[5]  m[9]   m[13]
m[2]  m[6]  m[10]  m[14]
m[3]  m[7]  m[11]  m[15]

mOffset：这是矩阵中第一个元素的偏移量。如果要对整个矩阵进行缩放操作，则将 mOffset 设置为 0。如果只想缩放矩阵的一部分，可以将 mOffset 设置为相应的偏移量。
x：这是要应用于 x 轴的缩放因子。这个因子应该是一个浮点数，通常是大于 0 的数。如果该值为 1，则不会对矩阵进行任何缩放。如果该值大于 1，则会使矩阵在 x 轴方向上扩大；如果该值小于 1，则会使矩阵在 x 轴方向上缩小。
y：这是要应用于 y 轴的缩放因子，其含义与 x 轴相同。
z：这是要应用于 z 轴的缩放因子，其含义与 x 轴相同。
使用这些参数，Matrix.scaleM() 方法将计算一个缩放矩阵，并将其应用于给定的矩阵中。

针对于mOffset参数的理解
假设我们有一个 4x4 的矩阵 matrix，它表示了一个对象的变换矩阵，我们只想对这个矩阵的旋转部分进行缩放操作，而不想影响矩阵的平移部分。这时，我们可以将 mOffset 设置为矩阵中旋转部分的起始位置，然后调用 Matrix.scaleM() 方法对旋转部分进行缩放。

例如，假设我们的矩阵中的前三列表示了对象的旋转部分，而最后一列表示了对象的平移部分。我们可以将 mOffset 设置为 0，然后将 x、y、z 缩放因子设置为 1、2、1，以便只对旋转部分进行 y 轴方向上的缩放：

Matrix.scaleM(matrix, 0, 1, 2, 1);

这个方法会将矩阵的前三列中的所有元素乘以 1、2、1，从而对旋转部分进行 y 轴方向上的缩放。由于我们将 mOffset 设置为 0，因此这个操作只会影响前三列的元素，而不会影响最后一列的元素。这样，我们就可以只对矩阵的一部分进行缩放，而不影响其他部分。

glGetUniformLocation

Uniform变量是在着色器之间共享的全局变量，它们可以在多个绘制调用之间保持不变。可以使用glGetUniformLocation函数获取Uniform变量的位置，以便更新它们的值。

glGetUniformLocation函数的定义如下：

GLint glGetUniformLocation(GLuint program, const GLchar* name);

其中，program参数是一个已经连接的着色器程序对象的标识符，name参数是Uniform变量的名称。该函数返回Uniform变量的位置，如果Uniform变量未被找到，则返回-1。

例如，如果我们有以下的顶点着色器：

#version 330

uniform mat4 modelViewProjectionMatrix;

layout(location = 0) in vec4 position;

void main()

    gl_Position = modelViewProjectionMatrix * position;

我们可以使用以下代码获取Uniform变量的位置并将其更新为一个新的4x4矩阵：

GLuint program = // 已连接的着色器程序对象
GLint matrixLocation = glGetUniformLocation(program, "modelViewProjectionMatrix");

float matrixData[16] = // 新的4x4矩阵数据
glUniformMatrix4fv(matrixLocation, 1, GL_FALSE, matrixData);

在这个例子中，我们首先使用glGetUniformLocation函数获取了Uniform变量的位置。然后，我们使用glUniformMatrix4fv函数将新的4x4矩阵数据传递给该Uniform变量。glUniformMatrix4fv函数指定了Uniform变量的位置、要更新的矩阵数量、是否要转置矩阵数据以及矩阵数据的指针。

总之，glGetUniformLocation是一个很有用的函数，它使得我们能够在OpenGL程序中动态更新Uniform变量。