OpenGL笔记十二：初探GLSL加载图片纹理
2019-06-16 本文已影响23人
御雪飞斐
前言
期待您移步上篇：OpenGL笔记十一：GLKit初探
案例：
1.⽤EAGL 创建屏幕上的渲染表⾯
2.加载顶点/⽚元着⾊器
3.创建⼀个程序对象,并链接顶点/⽚元着⾊器,并链接程序对象
4.设置视⼝
5.清除颜⾊缓存区
6.渲染简单图元
7.使颜⾊缓存区的内容在EAGL 窗⼝表现呈现
- 着⾊器与程序对象
创建和编译着⾊器
创建并链接程序
获取和设置统⼀变量
获取和设置属性
着⾊器编译器与程序⼆进制代码
需要创建2个基本对象才能⽤着⾊器进⾏渲染: 着⾊器对象和程序对象。- 获取链接后着⾊器对象的⼀般过程包括6个步骤:
1.创建⼀个顶点着⾊器对象和⼀个⽚段着⾊器对象
2.将源代码链接到每个着⾊器对象
3.编译着⾊器对象
4.创建⼀个程序对象
5.将编译后的着⾊器对象连接到程序对象
6.链接程序对象
创建与编译⼀个着⾊器
- 创建着⾊器
GLuint glCreateShader(GLenum type)
type — 创建着⾊器的类型,GL_VERTEX_SHADER 或者GL_FRAGMENT_SHADER
返回值 — 是指向新着⾊器对象的句柄。可以调⽤glDeleteShader 删除
void glDeleteShader(GLuint shader)
shader — 要删除的着⾊器对象句柄- 将着色器源码附加到着色器上
void glShaderSource(GLuint shader , GLSizei count ,const GLChar * const *string, const GLint *length)
shader — 指向着⾊器对象的句柄
count — 着⾊器源字符串的数量,着⾊器可以由多个源字符串组成,但是每个着⾊器只有⼀个main函数 string — 指向保存数量的count 的着⾊器源字符串的数组指针
length — 指向保存每个着⾊器字符串⼤⼩且元素数量为count 的整数数组指针.- 编译着色器源代码
void glCompileShader(GLuint shader)
shader — 需要编译的着⾊器对象句柄
void glGetShaderiv(GLuint shader , GLenum pname , GLint *params )
shader — 需要编译的着⾊器对象句柄
pname — 获取的信息参数,可以为 GL_COMPILE_STATUS/GL_DELETE_STATUS/GL_INFO_LOG_LENGTH/GL_SHADER_SOURCE_LENGTH/ GL_SHADER_TYPE
params — 指向查询结果的整数存储位置的指针
void glGetShaderInfolog(GLuint shader , GLSizei maxLength, GLSizei *length , GLChar *infoLog)
shader — 需要获取信息⽇志的着⾊器对象句柄
maxLength — 保存信息⽇志的缓存区⼤⼩
length — 写⼊的信息⽇志的⻓长度(减去null 终⽌符)；如果不需要知道⻓长度。 这个参数可以为Null infoLog — 指向保存信息⽇志的字符缓存区的指针
- 创建程序对象
GLUint glCreateProgram( )创建⼀个程序对象
返回值: 返回⼀个执⾏新程序对象的句柄
void glDeleteProgram( GLuint program )
program : 指向需要删除的程序对象句柄- 着⾊器与程序连接/附着
void glAttachShader( GLuint program , GLuint shader )
program : 指向程序对象的句柄
shader : 指向程序连接的着⾊器对象的句柄
- 断开连接
void glDetachShader(GLuint program)
program : 指向程序对象的句柄
shader : 指向程序断开连接的着⾊器对象句柄
*链接程序
glLinkProgram(GLuint program)
program: 指向程序对象句柄
链接程序之后, 需要检查链接是否成功. 你可以使⽤glGetProgramiv 检查链接状态:
void glGetProgramiv (GLuint program,GLenum pname, GLint *params)
program: 需要获取信息的程序对象句柄
pname : 获取信息的参数,可以是:
GL_ACTIVE_ATTRIBUTES
GL_ACTIVE_ATTRIBUTES_MAX_LENGTH
GL_ACTIVE_UNIFORM_BLOCK
GL_ACTIVE_UNIFORM_BLOCK_MAX_LENGTH
GL_ACTIVE_UNIFROMS
GL_ACTIVE_UNIFORM_MAX_LENGTH
GL_ATTACHED_SHADERS
GL_DELETE_STATUS
GL_INFO_LOG_LENGTH
GL_LINK_STATUS
GL_PROGRAM_BINARY_RETRIEVABLE_HINT
GL_TRANSFORM_FEEDBACK_BUFFER_MODE
GL_TRANSFORM_FEEDBACK_VARYINGS
GL_TRANSFORM_FEEDBACK_VARYING_MAX_LENGTH
GL_VALIDATE_STATUS
params : 指向查询结果整数存储位置的指针- 从程序信息⽇志中获取信息
void glGetPorgramInfoLog( GLuint program ,GLSizei maxLength, GLSizei *length , GLChar *infoLog )
program : 指向需要获取信息的程序对象句柄
maxLength : 存储信息⽇志的缓存区⼤⼩
length : 写⼊的信息⽇志⻓长度(减去null 终⽌符)，如果不需要知道⻓长度,这个参数可以为Null
infoLog : 指向存储信息⽇志的字符缓存区的指针
void glUseProgram(GLuint program)
program: 设置为活动程序的程序对象句柄
实战代码
-
GLSL 加载图片的完整流程
流程图.png
- 引用文件
#import "YXView.h"
#import <OpenGLES/ES3/gl.h>
@interface YXView()
//在iOS和tvOS上绘制OpenGL ES内容的图层，继承与CALayer
@property(nonatomic,strong)CAEAGLLayer *myEagLayer;
@property (nonatomic,strong) CAEAGLLayer *myEagLayer;
@property (nonatomic,strong) EAGLContext *myContext;
@property (nonatomic,assign) GLuint myColorRederBuffer;
@property (nonatomic,assign) GLuint myColorFrameBuffer;
@property (nonatomic,assign) GLuint myPrograme;
@end
- 初始化
- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame {
self = [super initWithFrame:frame];
if (self) {
[self loadSubViews];
}
return self;
}
//自定义方法
- (void)loadSubViews {
//1.设置图层
[self setupLayer];
//2.设置图形上下文
[self setupContext];
//3.清空缓存区
[self clearRenderAndFrameBuffer];
//4.设置RenderBuffer
[self setupRenderBuffer];
//5.设置FrameBuffer
[self setupFrameBuffer];
//6.开始绘制
[self renderLayer];
}
- 设置图层
- (void)setupLayer {
//1.创建特殊图层
/*
重写layerClass，将CCView返回的图层从CALayer替换成CAEAGLLayer
*/
self.myEagLayer = (CAEAGLLayer *)self.layer;
//2.设置scale
[self setContentScaleFactor:[[UIScreen mainScreen] scale]];
//3.设置描述属性，这里设置不维持渲染内容以及颜色格式为RGBA8
/*
kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking 表示绘图表面显示后，是否保留其内容。
kEAGLDrawablePropertyColorFormat
可绘制表面的内部颜色缓存区格式，这个key对应的值是一个NSString指定特定颜色缓存区对象。默认是kEAGLColorFormatRGBA8；
kEAGLColorFormatRGBA8：32位RGBA的颜色，4*8=32位
kEAGLColorFormatRGB565：16位RGB的颜色，
kEAGLColorFormatSRGBA8：sRGB代表了标准的红、绿、蓝，即CRT显示器、LCD显示器、投影机、打印机以及其他设备中色彩再现所使用的三个基本色素。
sRGB的色彩空间基于独立的色彩坐标，可以使色彩在不同的设备使用传输中对应于同一个色彩坐标体系，而不受这些设备各自具有的不同色彩坐标的影响。
*/
NSDictionary *properyies = [[NSDictionary alloc]initWithObjectsAndKeys:@NO,kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking,kEAGLColorFormatRGBA8,kEAGLDrawablePropertyColorFormat, nil];
self.myEagLayer.drawableProperties = properyies;
}
重写layerClass
//重写layerClass
+ (Class)layerClass {
return [CAEAGLLayer class];
}
- 设置上下文
- (void)setupContext {
//1.创建图形上下文 ,指定OpenGL ES 渲染API版本，我们使用3.0
EAGLContext *context = [[EAGLContext alloc]initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES3];
//2.判断是否创建成功
if (!context) {
NSLog(@"Create context failed");
return;
}
//3.设置图形上下文
if (![EAGLContext setCurrentContext:context]) {
NSLog(@"setCurrentContext failed!");
}
//4.将局部context，变成全局的
self.myContext = context;
}
- 清空缓存区
//3.清空缓存区
- (void)clearRenderAndFrameBuffer {
/*
buffer分为frame buffer 和 render buffer2个大类。
其中frame buffer 相当于render buffer的管理者。
frame buffer object即称FBO。
render buffer则又可分为3类。colorBuffer、depthBuffer、stencilBuffer。
*/
glDeleteBuffers(1, &_myColorRederBuffer);
self.myColorRederBuffer = 0;
glDeleteBuffers(1, &_myColorFrameBuffer);
self.myColorFrameBuffer = 0;
}
- 设置RenderBuffer
//4.设置RenderBuffer
- (void)setupRenderBuffer {
//1.定义一个缓存区ID
GLuint buffer;
//2.申请一个缓存区标志
glGenRenderbuffers(1, &buffer);
//3.赋值给全局
self.myColorRederBuffer = buffer;
//4.将标识符绑定到GL_RENDERBUFFER
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, self.myColorRederBuffer);
//5.将可绘制对象drawable object's CAEAGLLayer的存储绑定到OpenGL ES renderBuffer对象
[self.myContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:self.myEagLayer];
}
- 设置FrameBuffer
//5.设置FrameBuffer
- (void)setupFrameBuffer {
//1.定义一个缓存区ID
GLuint buffer;
//2.申请一个缓存区标志
glGenFramebuffers(1, &buffer);
//3.赋值给全局
self.myColorFrameBuffer = buffer;
//4.将标识符绑定到GL_RENDERBUFFER
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, buffer);
//5.将渲染缓存区myColorRenderBuffer 通过glFramebufferRenderbuffer函数绑定到 GL_COLOR_ATTACHMENT0上。
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, self.myColorRederBuffer);
}
- 开始绘制
-(void)renderLayer
{
//设置清屏颜色
glClearColor(0.3f, 0.45f, 0.5f, 1.0f);
//清除屏幕
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//1.设置视口大小
CGFloat scale = [[UIScreen mainScreen]scale];
glViewport(self.frame.origin.x * scale, self.frame.origin.y * scale, self.frame.size.width * scale, self.frame.size.height * scale);
//2.读取顶点着色程序、片元着色程序
NSString *vertFile = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"shaderv" ofType:@"vsh"];
NSString *fragFile = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"shaderf" ofType:@"fsh"];
NSLog(@"vertFile:%@",vertFile);
NSLog(@"fragFile:%@",fragFile);
//3.加载shader
self.myPrograme = [self loadShaders:vertFile Withfrag:fragFile];
//4.链接
glLinkProgram(self.myPrograme);
GLint linkStatus;
//获取链接状态
glGetProgramiv(self.myPrograme, GL_LINK_STATUS, &linkStatus);
if (linkStatus == GL_FALSE) {
GLchar message[512];
glGetProgramInfoLog(self.myPrograme, sizeof(message), 0, &message[0]);
NSString *messageString = [NSString stringWithUTF8String:message];
NSLog(@"Program Link Error:%@",messageString);
return;
}
NSLog(@"Program Link Success!");
//5.使用program
glUseProgram(self.myPrograme);
//6.设置顶点、纹理坐标
//前3个是顶点坐标，后2个是纹理坐标
GLfloat attrArr[] =
{
0.5f, -0.5f, -1.0f, 1.0f, 0.0f,//0,1
-0.5f, 0.5f, -1.0f, 0.0f, 1.0f,//1,0
-0.5f, -0.5f, -1.0f, 0.0f, 0.0f,//1,1
0.5f, 0.5f, -1.0f, 1.0f, 1.0f,//0,0
-0.5f, 0.5f, -1.0f, 0.0f, 1.0f,//1,0
0.5f, -0.5f, -1.0f, 1.0f, 0.0f,//0,1
};
//7.-----处理顶点数据--------
//(1)顶点缓存区
GLuint attrBuffer;
//(2)申请一个缓存区标识符
glGenBuffers(1, &attrBuffer);
//(3)将attrBuffer绑定到GL_ARRAY_BUFFER标识符上
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, attrBuffer);
//(4)把顶点数据从CPU内存复制到GPU上
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(attrArr), attrArr, GL_DYNAMIC_DRAW);
//8.将顶点数据通过myPrograme中的传递到顶点着色程序的position
//1.glGetAttribLocation,用来获取vertex attribute的入口的.
//2.告诉OpenGL ES,通过glEnableVertexAttribArray，
//3.最后数据是通过glVertexAttribPointer传递过去的。
//(1)注意：第二参数字符串必须和shaderv.vsh中的输入变量：position保持一致
GLuint position = glGetAttribLocation(self.myPrograme, "position");
//(2).设置合适的格式从buffer里面读取数据
glEnableVertexAttribArray(position);
//(3).设置读取方式
//参数1：index,顶点数据的索引
//参数2：size,每个顶点属性的组件数量，1，2，3，或者4.默认初始值是4.
//参数3：type,数据中的每个组件的类型，常用的有GL_FLOAT,GL_BYTE,GL_SHORT。默认初始值为GL_FLOAT
//参数4：normalized,固定点数据值是否应该归一化，或者直接转换为固定值。（GL_FALSE）
//参数5：stride,连续顶点属性之间的偏移量，默认为0；
//参数6：指定一个指针，指向数组中的第一个顶点属性的第一个组件。默认为0
glVertexAttribPointer(position, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, NULL);
//9.----处理纹理数据-------
//(1).glGetAttribLocation,用来获取vertex attribute的入口的.
//注意：第二参数字符串必须和shaderv.vsh中的输入变量：textCoordinate保持一致
GLuint textCoor = glGetAttribLocation(self.myPrograme, "textCoordinate");
//(2).设置合适的格式从buffer里面读取数据
glEnableVertexAttribArray(textCoor);
//(3).设置读取方式
//参数1：index,顶点数据的索引
//参数2：size,每个顶点属性的组件数量，1，2，3，或者4.默认初始值是4.
//参数3：type,数据中的每个组件的类型，常用的有GL_FLOAT,GL_BYTE,GL_SHORT。默认初始值为GL_FLOAT
//参数4：normalized,固定点数据值是否应该归一化，或者直接转换为固定值。（GL_FALSE）
//参数5：stride,连续顶点属性之间的偏移量，默认为0；
//参数6：指定一个指针，指向数组中的第一个顶点属性的第一个组件。默认为0
glVertexAttribPointer(textCoor, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat)*5, (float *)NULL + 3);
//10.加载纹理
[self setupTexture:@"xxx"];
//11. 设置纹理采样器 sampler2D
glUniform1i(glGetUniformLocation(self.myPrograme, "colorMap"), 0);
//12.绘图
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
//13.从渲染缓存区显示到屏幕上
[self.myContext presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];
}
自定义封装方法
-
1.图片中加载纹理
加载图片流程图.png
- (GLuint)setupTexture:(NSString *)fileName {
//1、将 UIImage 转换为 CGImageRef
CGImageRef spriteImage = [UIImage imageNamed:fileName].CGImage;
//判断图片是否获取成功
if (!spriteImage) {
NSLog(@"Failed to load image %@", fileName);
exit(1);
}
//2、读取图片的大小，宽和高
size_t width = CGImageGetWidth(spriteImage);
size_t height = CGImageGetHeight(spriteImage);
//3.获取图片字节数 宽*高*4（RGBA）
GLubyte * spriteData = (GLubyte *) calloc(width * height * 4, sizeof(GLubyte));
//4.创建上下文
/*
参数1：data,指向要渲染的绘制图像的内存地址
参数2：width,bitmap的宽度，单位为像素
参数3：height,bitmap的高度，单位为像素
参数4：bitPerComponent,内存中像素的每个组件的位数，比如32位RGBA，就设置为8
参数5：bytesPerRow,bitmap的没一行的内存所占的比特数
参数6：colorSpace,bitmap上使用的颜色空间 kCGImageAlphaPremultipliedLast：RGBA
*/
CGContextRef spriteContext = CGBitmapContextCreate(spriteData, width, height, 8, width*4,CGImageGetColorSpace(spriteImage), kCGImageAlphaPremultipliedLast);
//5、在CGContextRef上--> 将图片绘制出来
/*
CGContextDrawImage 使用的是Core Graphics框架，坐标系与UIKit 不一样。UIKit框架的原点在屏幕的左上角，Core Graphics框架的原点在屏幕的左下角。
CGContextDrawImage
参数1：绘图上下文
参数2：rect坐标
参数3：绘制的图片
*/
CGRect rect = CGRectMake(0, 0, width, height);
//6.使用默认方式绘制
CGContextDrawImage(spriteContext, rect, spriteImage);
//7、画图完毕就释放上下文
CGContextRelease(spriteContext);
//8、绑定纹理到默认的纹理ID（
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
//9.设置纹理属性
/*
参数1：纹理维度
参数2：线性过滤、为s,t坐标设置模式
参数3：wrapMode,环绕模式
*/
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR );
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR );
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
float fw = width, fh = height;
//10.载入纹理2D数据
/*
参数1：纹理模式，GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
参数2：加载的层次，一般设置为0
参数3：纹理的颜色值GL_RGBA
参数4：宽
参数5：高
参数6：border，边界宽度
参数7：format
参数8：type
参数9：纹理数据
*/
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, fw, fh, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, spriteData);
//11.释放spriteData
free(spriteData);
return 0;
}
- 2.加载shader
- (GLuint)loadShaders:(NSString *)vert withfrag:(NSString *)frag {
//1.定义2个k临时着色器对象
GLuint verShader, fragShader;
//创建program
GLuint program = glCreateProgram();
//2.编译顶点着色程序、片元着色器程序
//参数1：编译完存储的底层地址
//参数2：编译的类型，GL_VERTEX_SHADER（顶点）、GL_FRAGMENT_SHADER(片元)
//参数3：文件路径
[self compileShader:&verShader type:GL_VERTEX_SHADER file:vert];
[self compileShader:&fragShader type:GL_FRAGMENT_SHADER file:frag];
//3.把shader加载到program
glAttachShader(program, verShader);
glAttachShader(program, fragShader);
//4.释放shader
glDeleteShader(verShader);
glDeleteShader(fragShader);
return program;
}
- 编译shader
- (void)compileShader:(GLuint *)shader type:(GLenum )type file:(NSString *)file {
//1.读取文件路径字符串
NSString *content = [NSString stringWithContentsOfFile:file encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];
const GLchar *source = [content UTF8String];
//2.创建一个shader（根据type类型）
*shader = glCreateShader(type);
//3.将着色器源码附加到着色器对象上。
//参数1：shader,要编译的着色器对象 *shader
//参数2：numOfStrings,传递的源码字符串数量 1个
//参数3：strings,着色器程序的源码（真正的着色器程序源码）
//参数4：lenOfStrings,长度，具有每个字符串长度的数组，或NULL，这意味着字符串是NULL终止的
glShaderSource(*shader, 1, &source, NULL);
//4.编译shader
glCompileShader(*shader);
}
shader代码
- vertexShader
attribute vec4 position;
attribute vec2 textCoordinate;
varying lowp vec2 varyTextCoord;
void main()
{
varyTextCoord = textCoordinate;
gl_Position = position;
}
- fragShader
varying lowp vec2 varyTextCoord;
uniform sampler2D colorMap;
void main()
{
gl_FragColor = texture2D(colorMap, varyTextCoord);
}
到此，案例已完成，但是此时纹理加载的图片是颠倒的。解决方案请参考下篇。
期待您移步下篇：OpenGL笔记十三：GLSL加载纹理颠倒六种方案
