OpenGL ES 案例06：GLKit使用索引绘图

OpenGL + OpenGL ES +Metal 系列文章汇总
本文案例代码有OC及Swift版本，详情见文末链接，讲解以OC版本为主

本案例的主要目的是理解GLKit中的索引绘图

如果对索引绘图有不了解的，请先看OpenGL ES 案例05：GLSL使用索引绘图文章前半部分，有简要说明

案例的效果如图所示

06_效果图.gif

整体案例的流程如下

整体案例的流程

分为5部分

• 准备工作：主要是变量的定义及界面设置
• viewDidLoad函数：创建图层并渲染图形
• GLKViewDelegate代理方法：使用索引绘制图形
• update函数：图形的旋转变换
• 按钮点击事件：判断图形是否围绕该轴旋转

下面主要说明下几个重要部分的功能

viewDidLoad函数

viewDidLoad函数流程

主要包含两部分：

• setupContext函数：新建图层
• render函数：渲染图形

setupContext函数

在函数中主要是绘制渲染的一些准备工作

• 创建context
• 设置GLKView对象
• 设置当前的上下文
• 开启深度测试

- (void) setupContext{

    //1.新建OpenGL ES上下文
    self.mContext = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES2];
    
    GLKView *view = (GLKView*)self.view;
    view.context = self.mContext;
    view.drawableColorFormat = GLKViewDrawableColorFormatRGBA8888;
    view.drawableDepthFormat = GLKViewDrawableDepthFormat24;
    
    [EAGLContext setCurrentContext:self.mContext];
    
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    
}

render函数
由于GLKit框架中关于OpenGL ES的大多操作都是封装好的，我们只需要调用对应的方法将所需数据传入即可，有以下几步

• 设置顶点数据、索引数据，并计算索引个数

//1.顶点数据
       //前3个元素，是顶点数据；后3个是顶点颜色值
    GLfloat attrArr[] =
    {
        -0.5f, 0.5f, 0.0f,      1.0f, 0.0f, 1.0f, //左上
        0.5f, 0.5f, 0.0f,       1.0f, 0.0f, 1.0f, //右上
        -0.5f, -0.5f, 0.0f,     1.0f, 1.0f, 1.0f, //左下
        
        0.5f, -0.5f, 0.0f,      1.0f, 1.0f, 1.0f, //右下
        0.0f, 0.0f, 1.0f,       0.0f, 1.0f, 0.0f, //顶点
    };
    
    //2.绘图索引
    GLuint indices[] =
    {
        0, 3, 2,
        0, 1, 3,
        0, 2, 4,
        0, 4, 1,
        2, 3, 4,
        1, 4, 3,
    };
    
    //索引个数
    self.count = sizeof(indices) / sizeof(GLuint);

• 将顶点数据、索引数据从CPU拷贝至GPU
  需要分两步进行，分别拷贝顶点数据和索引数据，拷贝的步骤分为以下5步
  • 1、申请缓存区标识符glGenBuffer
  • 2、将缓存区标识符绑定到对应的缓存区，顶点缓存区标识符绑定到GL_ARRAY_BUFFER，索引缓存区标识符绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER
  • 3、拷贝数据glBufferData
  • 4、打开通道glEnableVertexAttribArray，顶点数据需要打开GLKVertexAttribPosition通道，索引数据需要打开GLKVertexAttribColor通道
  • 5、设置数据的读取方式glVertexAttribPointer

//将顶点数组放入数组缓冲区中 GL_ARRAY_BUFFER
    GLuint buffer;
    glGenBuffers(1, &buffer);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffer);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(attrArr), attrArr, GL_STATIC_DRAW);
    
//    开辟索引缓存区
    //将索引数组存储到索引缓冲区 GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER
    GLuint index;
    glGenBuffers(1, &index);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, index);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
   
//    打开通道
    //使用顶点数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat)*6, NULL);

• 初始化effect着色器
  GLKit中的effect就类似于OpenGL中的固定着色器，简单的绘制可以通过其实现，如果过于复杂，就需要GLSL自定义着色器了

self.mEffect = [[GLKBaseEffect alloc] init];

• 创建投影矩阵和视图模型矩阵，并赋值给effect中transform对应的参数
  当土星有相关变换时，就需要设置对应的投影方式以及模型视图矩阵，在GLKit中，只需要将设置的矩阵传入即可，在effect会对矩阵做相应的运算，并不需要开发者操心

 //投影视图
    CGSize size = self.view.bounds.size;
    float aspect = fabs(size.width / size.height);
    
    GLKMatrix4 projectionMatrix = GLKMatrix4MakePerspective(GLKMathDegreesToRadians(90), aspect, 0.1, 100);
    projectionMatrix = GLKMatrix4Scale(projectionMatrix, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
    self.mEffect.transform.projectionMatrix = projectionMatrix;
    
    //模型视图
    GLKMatrix4 modelViewMatrix = GLKMatrix4Translate(GLKMatrix4Identity, 0, 0, -2.0);
    self.mEffect.transform.modelviewMatrix = modelViewMatrix;

• 使用GCD创建定时器
  定时器的创建，目前所了解的有3种：
  • 1、GCD中利用dispatch_source_t创建，在Swift中是DispatchSourceTimer
  • 2、CADisplaylink
  • 3、NSTimer，swift中是Timer
    如果对上述定时器创建的方式仍有疑问的，请自行查阅，这里不做过多说明

定时器的回调方法中主要是设置x、y、z旋转的度数，系统自动调用GlKViewDelegate和GLKViewControllerDelegate的代码方法实现绘制和旋转操作

double seconds = 0.1;
    timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
    dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, seconds * NSEC_PER_SEC, 0.0);
    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
        self.xDegree += 0.1 * self.bX;
        self.yDegree += 0.1 * self.bY;
        self.zDegree += 0.1 * self.bZ;
    });
    
    dispatch_resume(timer);

GLKViewDelegate代理方法

代理方法中主要是利用索引绘制图形

- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect{
    glClearColor(0.3, 0.3, 0.3, 1.0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    
//    准备绘制
    [self.mEffect prepareToDraw];
    glDrawElements(GL_TRIANGLES, self.count, GL_UNSIGNED_INT, 0);
}

update函数

update函数的功能就等同于GLKViewControllerDelegate中的代理方法glkViewControllerUpdate(_:)，苹果官方文档针对这部分有详细说明：当你没有实现glkViewControllerUpdate(_:)时，可以通过update来实现，也是一样的道理，附上GLKitViewController官方说明

apple官方说明

在update函数中主要是根据按钮的点击事件，判断是否围绕某个轴旋转，且在定时器方法中根据bool值设置旋转度数，最后在update函数中更改模型视图矩阵，系统调用代理方法重新绘制，表现为效果图中图形的旋转

//场景数据变化
- (void)update{
    
    GLKMatrix4 modelViewMatrix = GLKMatrix4Translate(GLKMatrix4Identity, 0, 0, -2.5);
    modelViewMatrix = GLKMatrix4RotateX(modelViewMatrix, self.xDegree);
    modelViewMatrix = GLKMatrix4RotateY(modelViewMatrix, self.yDegree);
    modelViewMatrix = GLKMatrix4RotateZ(modelViewMatrix, self.zDegree);
    
    self.mEffect.transform.modelviewMatrix = modelViewMatrix;
}

注：
在Swift中实现update函数，并没有旋转的效果，猜测可能是swift中的机制可能与OC有所区别，但在官方文档并没有体现，仅为个人猜测。
在Swift中利用GLKViewControllerDelegate的glkViewControllerUpdate代理实现，这里需要注意一点的是，必须要在viewDidLoad中设置 self.delegate= self，不然还是不会执行代理方法。

按钮点击事件

主要功能就是图形是否围绕x、y、z轴旋转，对常见的bool变量进行取反，这里并没有什么好说的。

- (IBAction)xClick:(id)sender {
    _bX = !_bX;
}
- (IBAction)yClick:(id)sender {
    _bY = !_bY;
}
- (IBAction)zClick:(id)sender {
    _bZ = !_bZ;
}

完整的代码见github - 11_01_GLKit_三角形变换OC、11_01_GLKit三角形变换_Swift