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OpenGL 图形库使用（一） —— 概念基础

2017-07-22  本文已影响613人  刀客传奇

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版本号 时间
V1.0 2017.07.22

前言

OpenGL 图形库项目中一直也没用过，最近也想学着使用这个图形库，感觉还是很有意思，也就自然想着好好的总结一下。首先要给大家介绍个学习网站。
1. 欢迎来到OpenGL的世界
2.系列教程
3.教程代码
4.落影简书

OpenGL ES基础

OpenGL

OpenGL ES是一套多功能开放标准的用于嵌入系统的C-based的图形库，用于2D和3D数据的可视化。OpenGL被设计用来转换一组图形调用功能到底层图形硬件（GPU），由GPU执行图形命令，用来实现复杂的图形操作和运算，从而能够高性能、高帧率利用GPU提供的2D和3D绘制能力。

OpenGL ES规范本身不定义绘制表面和绘制窗口，因此ios为了使用它必须提供和创建一个OpenGL ES的呈现环境，创建和配置存储绘制命令结果的framebuffer 及创建和配置一个或多个呈现目标。在 iOS中使用EAGL提供的EAGLContext类 来实现和提供一个呈现环境，用来保持OpenGLES使用到的硬件状态。 EAGL是一个Objective-C API，提供使OpenGL ES与Core Animation和UIKIT集成的接口。

在调用任何OpenGL ES 功能之前必须首先初始化一个EAGLContext 对象。每一个iOS应用的每一个线程都有一个当前context，在调用OpenGLES函数时，使用或改变此context中的状态。EAGLContext的类方法setCurrentContext:用来设置当前线程的当前context。EAGLContext 的类方法currentContext返回当前线程的当前context。在切换相同线程的两个上下文之前，必须调用glFlush函数来确保先前已提交的命令被提交到图形硬件中。

可以采用不同的方式使用OpenGL ES以便呈现OpenGL ES内容到不同的目标：GLKit和CAEAGLLayer。为了创建全屏幕的视图或使OpenGL ES
内容与UIKit视图集成，可以使用GLKit。在使用GLKit时，GLKit提供的类GLKView类本身实现呈现目标及创建和维护一个framebuffer。

为了使OpenGL ES内容作为一个Core Animation层的部分内容时，可以使用CAEAGLLayer 作为呈现目标，并需要另外创建framebuffer以及自己实现和控制整个绘制流程。

GLKit是一组objective-c 类，为使用OpenGL ES 提供一个面向对象接口，用来简化OpenGL ES应用的开发。GLKit支持四个3D应用开发的关键领域：

GLKView和OpenGL ES绘制过程

使用GLKView和OpenGLES进行绘制过程：

GLKit类本身已经实现了第一个和第三个步骤，用户只需实现第二个步骤，在视图的方法drawRect或视图的代理对象的glkView:drawInRect:中调用适当的OpenGL ES绘制命令进行内容绘制。GLKViewController类维护一个animation呈现循环（包含两个方法update和display），用来实现连续的动画复杂的场景。animation 呈现循环的交替速率由GLKViewController的属性framesPerSecond指示，并使用preferredFramesPerSecond 属性来修改它。

OpenGL ES版本

iOS系统默认支持OpenGl ES1.0、ES2.0以及ES3.0 3个版本，三者之间并不是简单的版本升级，设计理念甚至完全不同，在开发OpenGL项目前，需要根据业务需求选择合适的版本。在学习OpenGL代码的时候也需要知道它对应着哪个版本，在ES1中执行ES2代码是看不到任何效果的，你可以在初始化EAGLContext时指定ES版本号。

指定版本方法如下所示。

EAGLContext *context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES1];

OpenGL ES坐标系

OpenGL ES坐标系和UI的坐标系是不同的，具体如下所示。

OpenGL ES 坐标系

UI是以左上角为原点的，而OpenGL ES 坐标系是以屏幕中心为原点的。除了方向，还有一点需要注意，默认情况各个方向坐标值范围为（-1，1），而不是UIKit中的（0，320）。当绘制点(320，0)时，它并不会出现在屏幕右上角。在ES1中，可以通过以下代码将坐标系转化为熟悉的（320，480）。下面我们看代码。

- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect 
{
    glViewport(0, 0, rect.size.width * 2, rect.size.height * 2);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    glOrthof(0, 320, 0, 480, -1024, 1024);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

几个重要的类

下面介绍几个重要的类。

1. GLKViewController & GLKView

为了方便大家更快的开发，系统为OpenGL提供了简单的封装，继承GLKViewController定义自己的ViewController，GLKViewController的view为GLKView类，GLKView的delegate定义了绘制回调函数。

- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect

GLKViewController定义数据刷新函数，当子类实现-(void)update方法，glkViewControllerUpdate方法将不再被调用。

- (void)glkViewControllerUpdate:(GLKViewController *)controller

需要补充一点，默认情况下，GLKViewController渲染RunLoop并非NSRunLoopCommonModes，而是NSDefaultRunLoopMode，因此在UIKit中使用GLKViewController，当滑动界面时，OpenGL是不会渲染的。

2. EAGLContext

在介绍选择版本时已经提到EAGLContext，与UIKit中CGContextRef相似，EAGLContext相当于OpenGL绘制句柄或者上下文，在绘制试图之前，需要指定使用创建的上下文绘制。

[EAGLContext setCurrentContext:view.context];

当一个APP可能存在多个EAGLContext时，需要处理并存冲突等问题，比如大家所熟知的GPUImage，都会使用到EAGLContext。因此，在使用中要记得及时释放。有兴趣的朋友可以看看这篇文章。
这里还需要记住的是：当App退到后台时， 切记暂停OpenGL绘制，否则可能导致crash。

后记

这篇主要是基本的介绍和几个基础概念，后面还会继续给大家扩展，毕竟基础的部分是固定的。未完，待续~~~

湖泊
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