OpenGL

在Xcode下使用OpenGL ES加载图片

2020-08-05  本文已影响0人  Jeffery_zc

1.OpenGL ES的版本

OpenGL ES(OpenGL for Embedded Systems)是以手持和嵌入式为目标的⾼高级3D图形应用程序编程接⼝(API). OpenGL ES 是目前智能手机中占据统治地位的图形API.⽀持的平台: iOS, Andriod , BlackBerry ,bada ,Linux ,Windows。OpenGL ES是OpenGL的子集。OpenGL ES发展到现在出了3个版本：

2.EGL(Embedded Graphics Library )

OpenGL ES命令需要渲染上下文（context）和绘制表面才能完成图像的绘制。但是OpenGL ES并没有提供API链接到原生窗口，所以需要通过EGL来做两者之间的接口。唯⼀支持 OpenGL ES 却不支持EGL的平台是iOS，但是iOS自己封装了EAGL做两者之间的接口。

EGL的主要功能如下：

1.和本地窗口系统(native windowing system)通讯；
2.查询可⽤的配置；
3.创建OpenGL ES可⽤的“绘图表⾯面”(drawing surface)；
4.同步不同类别的API之间的渲染，⽐如在OpenGL ES和OpenVG之间同步，或者在OpenGL和本地窗口的绘图命令之间同步；
5.管理“渲染资源”，⽐如纹理映射(rendering map)。

3.OpenGL ES 3.0图形管线

OpenGL ES图形管线.png

4.使用OpenGL ES加载图片，并让其旋转

效果.gif
定义全局变量
#import <GLKit/GLKit.h>
#import "CubeViewController.h"

typedef struct {
    GLKVector3 positionCoord;   //顶点坐标
    GLKVector2 textureCoord;    //纹理坐标
    GLKVector3 normal;          //法线
} CCVertex;

// 顶点数
static NSInteger const kCoordCount = 36;

@interface CubeViewController () <GLKViewDelegate>

@property (nonatomic, strong) GLKView *glkView;
@property (nonatomic, strong) GLKBaseEffect *baseEffect;
@property (nonatomic, assign) CCVertex *vertices;

@property (nonatomic, strong) CADisplayLink *displayLink;
@property (nonatomic, assign) NSInteger angle;
@property (nonatomic, assign) GLuint vertexBuffer;

@end
创建context
 //1.创建context
     EAGLContext *context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES2];
    //设置当前context
    [EAGLContext setCurrentContext:context];
创建GLKView并设置代理

GLKView和GLKViewController是Apple提供原生对接OpenGLES的控件，其父类也是UIView和UIViewController,所以创建规则相似。

 //2.创建GLKView并设置代理
    CGRect frame = CGRectMake(0, 100, self.view.frame.size.width, self.view.frame.size.width);
    self.glkView = [[GLKView alloc] initWithFrame:frame context:context];
    self.glkView.backgroundColor = [UIColor clearColor];
    self.glkView.delegate = self;
 //3.使用深度缓存
    self.glkView.drawableDepthFormat = GLKViewDrawableDepthFormat24;
    //默认是(0, 1)，这里用于翻转 z 轴，使正方形朝屏幕外
    glDepthRangef(1, 0);
    
    //4.将GLKView 添加self.view 上
    [self.view addSubview:self.glkView];
获取纹理图片，设置纹理

OpenGLES并不能直接操作png，jpg，jpeg类型的图片，必须解压成位图才能进行绘制。
在iOS开发中，图片的原点在左上方，而在纹理坐标中，原点是位于左下方的，所以使用 NSDictionary *options = @{GLKTextureLoaderOriginBottomLeft : @(YES)}; 使2者的原点对应上，这样的话图片就不会翻转。

 //5.获取纹理图片
    NSString *imagePath = [[[NSBundle mainBundle] resourcePath] stringByAppendingPathComponent:@"KOBE.jpeg"];
    UIImage *image = [UIImage imageWithContentsOfFile:imagePath];
    
    //6.设置纹理参数
    NSDictionary *options = @{GLKTextureLoaderOriginBottomLeft : @(YES)};
    GLKTextureInfo *textureInfo = [GLKTextureLoader textureWithCGImage:[image CGImage]
                                                               options:options
                                                                 error:NULL];
使用baseEffect加载图片

baseEffect是Apple为我们封装的类，里面包含了顶点着色器和片元着色器。

  //7.使用baseEffect
    self.baseEffect = [[GLKBaseEffect alloc] init];
    self.baseEffect.texture2d0.name = textureInfo.name;
    self.baseEffect.texture2d0.target = textureInfo.target;
    //开启光照效果
    self.baseEffect.light0.enabled = YES;
    //漫反射颜色
    self.baseEffect.light0.diffuseColor = GLKVector4Make(1, 1, 1, 1);
    //光源位置
    self.baseEffect.light0.position = GLKVector4Make(-0.5, -0.5, 5, 1);
开辟顶点数据空间
 /*
     解释一下:
     这里我们不复用顶点，使用每 3 个点画一个三角形的方式，需要 12 个三角形，则需要 36 个顶点
     以下的数据用来绘制以（0，0，0）为中心，边长为 1 的立方体
     */
    
    //8. 开辟顶点数据空间(数据结构SenceVertex 大小 * 顶点个数kCoordCount)
    self.vertices = malloc(sizeof(CCVertex) * kCoordCount);
    
    // 前面
    self.vertices[0] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, 0, 1}};
    self.vertices[1] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 0}, {0, 0, 1}};
    self.vertices[2] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {0, 0, 1}};
    self.vertices[3] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 0}, {0, 0, 1}};
    self.vertices[4] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {0, 0, 1}};
    self.vertices[5] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5}, {1, 0}, {0, 0, 1}};
    
    // 上面
    self.vertices[6] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {0, 1, 0}};
    self.vertices[7] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, 1, 0}};
    self.vertices[8] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, 1, 0}};
    self.vertices[9] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, 1, 0}};
    self.vertices[10] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, 1, 0}};
    self.vertices[11] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5}, {0, 0}, {0, 1, 0}};
    
    // 下面
    self.vertices[12] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5}, {1, 1}, {0, -1, 0}};
    self.vertices[13] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, -1, 0}};
    self.vertices[14] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, -1, 0}};
    self.vertices[15] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, -1, 0}};
    self.vertices[16] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, -1, 0}};
    self.vertices[17] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {0, -1, 0}};
    
    // 左面
    self.vertices[18] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {-1, 0, 0}};
    self.vertices[19] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {-1, 0, 0}};
    self.vertices[20] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {-1, 0, 0}};
    self.vertices[21] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {-1, 0, 0}};
    self.vertices[22] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {-1, 0, 0}};
    self.vertices[23] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {-1, 0, 0}};
    
    // 右面
    self.vertices[24] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {1, 0, 0}};
    self.vertices[25] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {1, 0, 0}};
    self.vertices[26] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {1, 0, 0}};
    self.vertices[27] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {1, 0, 0}};
    self.vertices[28] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {1, 0, 0}};
    self.vertices[29] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {1, 0, 0}};
    
    // 后面
    self.vertices[30] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5}, {0, 1}, {0, 0, -1}};
    self.vertices[31] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {0, 0, -1}};
    self.vertices[32] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 1}, {0, 0, -1}};
    self.vertices[33] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {0, 0, -1}};
    self.vertices[34] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 1}, {0, 0, -1}};
    self.vertices[35] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, 0, -1}};

 //开辟顶点缓存区
    glGenBuffers(1, &_vertexBuffer);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _vertexBuffer);
    GLsizeiptr bufferSizeBytes = sizeof(CCVertex) * kCoordCount;
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, bufferSizeBytes, self.vertices, GL_STATIC_DRAW);
打开顶点数据，纹理数据，法线数据的读取通道

(1)在iOS中, 默认情况下，出于性能考虑，所有顶点着色器的属性（Attribute）变量都是关闭的.
意味着,顶点数据在着色器端(服务端)是不可用的. 即使你已经使用glBufferData方法,将顶点数据从内存拷贝到顶点缓存区中(GPU显存中).
所以, 必须由glEnableVertexAttribArray 方法打开通道.指定访问属性.才能让顶点着色器能够访问到从CPU复制到GPU的数据.
注意: 数据在GPU端是否可见，即，着色器能否读取到数据，由是否启用了对应的属性决定，这就是glEnableVertexAttribArray的功能，允许顶点着色器读取GPU（服务器端）数据。
(2)方法简介
glVertexAttribPointer (GLuint indx, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const GLvoid* ptr)
功能:上传顶点数据到显存的方法（设置合适的方式从buffer里面读取数据）
参数列表:
index,指定要修改的顶点属性的索引值,
size, 每次读取数量。（如position是由3个（x,y,z）组成，而颜色是4个（r,g,b,a）,纹理则是2个.）
type,指定数组中每个组件的数据类型。可用的符号常量有GL_BYTE, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_SHORT,GL_UNSIGNED_SHORT, GL_FIXED, 和 GL_FLOAT，初始值为GL_FLOAT。
normalized,指定当被访问时，固定点数据值是否应该被归一化（GL_TRUE）或者直接转换为固定点值（GL_FALSE）。
stride,指定连续顶点属性之间的偏移量。如果为0，那么顶点属性会被理解为：它们是紧密排列在一起的。初始值为0。
ptr指定一个指针，指向数组中第一个顶点属性的第一个组件。初始值为0。

//顶点数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(CCVertex), NULL + offsetof(CCVertex, positionCoord));
    
    //纹理数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribTexCoord0);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribTexCoord0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(CCVertex), NULL + offsetof(CCVertex, textureCoord));
    
    //法线数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribNormal);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribNormal, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(CCVertex), NULL + offsetof(CCVertex, normal));
代理方法中进行绘制
#pragma mark - GLKViewDelegate
- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect {
    
    //1.开启深度测试
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    //2.清除颜色缓存区&深度缓存区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    //3.准备绘制
    [self.baseEffect prepareToDraw];
    //4.绘图
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, kCoordCount);

}
添加定时器
-(void) addCADisplayLink{
   
    //CADisplayLink 类似定时器,提供一个周期性调用.属于QuartzCore.framework中.
    //具体可以参考该博客 https://www.cnblogs.com/panyangjun/p/4421904.html
    self.angle = 0;
    self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(update)];
    [self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

#pragma mark - update
- (void)update {
   
    //1.计算旋转度数
    self.angle = (self.angle + 5) % 360;
    //2.修改baseEffect.transform.modelviewMatrix
    self.baseEffect.transform.modelviewMatrix = GLKMatrix4MakeRotation(GLKMathDegreesToRadians(self.angle), 0.3, 1, 0.7);
    //3.重新渲染
    [self.glkView display];
}
dealloc 销毁定时器
- (void)dealloc {
    
    if ([EAGLContext currentContext] == self.glkView.context) {
        [EAGLContext setCurrentContext:nil];
    }
    if (_vertices) {
        free(_vertices);
        _vertices = nil;
    }
    
    if (_vertexBuffer) {
        glDeleteBuffers(1, &_vertexBuffer);
        _vertexBuffer = 0;
    }
    
    //displayLink 失效
    [self.displayLink invalidate];
}
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