02-OpenGL ES GLKit常用API解析

GLKit框架的出现

GLKit 框架的设计⽬标是为了简化基于OpenGL / OpenGL ES 的应用开发。它的出现加快OpenGL ES或OpenGL应⽤程序开发。 使⽤数学库，背景纹理加载，预先创建的着色器效果，以及标准视图和视图控制器来实现渲染循环。

GLKit框架提供了功能和类，可以减少创建新的基于着色器器的应用程序所需的⼯作量，或者⽀持依赖早期版本的OpenGL ES或OpenGL提供的固定函数顶点或片段处理的现有应⽤程序。

GLKView 提供绘制场所(View)
GLKViewController(扩展于标准的UIKit 设计模式. ⽤于绘制视图内容的管理与呈现)

GLKit 主要的功能

GLKit 主要的功能如下：

• 纹理加载(Texture loading)： GLKTextuerLoader Class。

  • 纹理加载允许您的应用程序轻松地从各种来源加载纹理。 甚至可以在背景中使用几行代码来异步加载纹理。

• 性能卓越的科学运算库， 支持矢量， 四元数，矩阵运算等。

  • 数学库提供常用的矢量，四元数和矩阵运算。 这些实现被优化以提供出色的性能。

• 实现常见的标准Shader特效。 GLKit允许你配置你所需要的特效，它会自动创建和加载对应的Shader。
  GLKBaseEffect, GLKReflectionMapEffect, GLKSkyboxEffect Class。

  • 效果提供了普通着色效果的标准实现。 您配置效果和相关的顶点数据，该效果创建并加载适当的着色器。 GLKit包含三个效果：
    GLKBaseEffect类实现OpenGL ES 1.1着色和照明模型的关键子集;
    GLKReflectionMapEffect类将基本效果扩展为包含反射映射支持;
    GLKSkyboxEffect类提供了一个实现skybox效果。

• 对应于GLKit的View和ViewController。 GLKView Class和 GLKViewController Class。

  • 视图和视图控制器提供OpenGL ES视图和相应的视图控制器的标准实现。 这减少了创建使用OpenGL ES的iOS应用程序所需的代码量。

GLKit常用API解析

1.GLKTextureInfo 创建OpenGL纹理信息

name : OpenGL 上下⽂中纹理名称
target : 纹理绑定的⽬标
height : 加载纹理的高度
width : 加载纹理的宽度
textureOrigin : 加载纹理中的原点位置
alphaState: 加载纹理中alpha分量状态
containsMipmaps: 布尔值,加载的纹理是否包含mip贴图

2.GLTextureLoader简化从各种资源⽂件中加载纹理.

• 初始化
  - initWithSharegroup: 初始化⼀个新的纹理加载到对象中
  - initWithShareContext: 初始化一个新的纹理加载对象

• 从文件中加载处理
  + textureWithContentsOfFile:options:errer:从⽂件加载2D纹理图像并从数据中创建新的纹理
  - textureWithContentsOfFile:options:queue:completionHandler: 从⽂件中异步加载2D纹理图像，并根据数据创建新纹理

• 从URL加载纹理
  - textureWithContentsOfURL:options:error: 从URL 加载2D纹理图像并从数据创建新纹理
  - textureWithContentsOfURL:options:queue:completionHandler: 从URL异步
  加载2D纹理图像,并根据数据创建新纹理

• 从内存中表示创建纹理
  + textureWithContentsOfData:options:errer:从内存空间加载2D纹理图像,并根据数据创建新纹理
  - textureWithContentsOfData:options:queue:completionHandler:从内存空间异步加载2D纹理图像,并从数据中创建新纹理

• 从CGImages创建纹理理
  - textureWithCGImage:options:error:从Quartz图像加载2D纹理图像并从数据创建新纹理
  - textureWithCGImage:options:queue:completionHandler:从Quartz图像异步加载2D纹理图像,并根据数据创建新纹理

• 从URL加载多维创建纹理
  + cabeMapWithContentsOfURL:options:errer: 从单个URL加载⽴⽅体贴图纹理图像,并根据数据创建新纹理
  - cabeMapWithContentsOfURL:options:queue:completionHandler:从单个
  URL异步加载⽴方体贴图纹理图像,并根据数据创建新纹理

• 从⽂件加载多维数据创建纹理
  + cubeMapWithContentsOfFile:options:errer:从单个文件加载⽴⽅体贴图纹理对象,并从数据中创建新纹理
  - cubeMapWithContentsOfFile:options:queue:completionHandler:从单个文件异步加载⽴方体贴图纹理对象,并从数据中创建新纹理
  + cubeMapWithContentsOfFiles:options:errer: 从一系列文件中加载⽴方体贴图纹理图像,并从数据总创建新纹理
  - cubeMapWithContentsOfFiles:options:options:queue:completionHandler:从一系列文件异步加载⽴方体贴图纹理图像,并从数据中创建新纹理

3.GLKView使用OpenGL ES绘制内容的视图默认实现

• 初始化视图
  - initWithFrame:context: 初始化新视图

• 代理
  delegate 视图的代理

• 配置帧缓存区对象
  drawableColorFormat 颜色渲染缓存区格式
  drawableDepthFormat 深度渲染缓存区格式
  drawableStencilFormat 模板渲染缓存区的格式
  drawableMultisample 多重采样缓存区的格式

• 帧缓存区属性
  drawableHeight 底层缓存区对象的⾼度(以像素为单位)
  drawableWidth 底层缓存区对象的宽度(以像素为单位)

• 绘制视图的内容
  context 绘制视图内容时使用的OpenGL ES 上下⽂
  - bindDrawable 将底层FrameBuffer 对象绑定到OpenGL ES
  enableSetNeedsDisplay 布尔值,指定视图是否响应使得视图内容⽆效的消息
  - display ⽴即重绘视图内容
  snapshot 绘制视图内容并将其作为新图像对象返回

• 删除视图FrameBuffer对象
  - deleteDrawable 删除与视图关联的可绘制对象

4.GLKViewDelegate用于GLKView对象回调⽅法

- glkView:drawInRect:绘制视图内容 (必须实现代理理)

5.GLKViewController管理OpenGL ES 渲染循环的视图控制器

• 更新
  - (void) update 更新视图内容
  - (void) glkViewControllerUpdate:代理放法

• 配置帧速率
  preferredFramesPerSecond视图控制器调⽤视图以及更新视图内容的速率
  framesPerSencond视图控制器调用视图以及更新其内容的实际速率

• 配置GLKViewController代理

//处理更新事件
//在现实每个帧之前调用
- (void)glkViewControllerUpdate:(GLKViewController *)controller;
//暂停/恢复通知
//在渲染循环暂停或回复之前调用
- (void)glkViewController:(GLKViewController *)controller willPause:(BOOL)pause;

• 控制帧更新
  paused 布尔值,渲染循环是否已暂停
  pausedOnWillResignActive 布尔值,当前程序重新激活动状态时视图控制器是否⾃动暂停渲染循环
  resumeOnDidBecomeActive 布尔值,当前程序变为活动状态时视图控制是否自动恢复呈现循环

• 获取有关View更新信息
  frameDisplayed视图控制器⾃创建以来发送的帧更新数
  timeSinceFirstResume⾃视图控制器第一次恢复发送更新事件以来经过的时间量
  timeSinceLastResume自上次视图控制器恢复发送更新事件以来更新的时间量
  timeSinceLastUpdate⾃上次视图控制器调用委托⽅法以及经过的时间量
  timeSinceLastDraw ⾃上次视图控制器调用视图display方法以来经过的时间量

6.GLKBaseEffect一种简单光照/着色系统,⽤于基于着⾊器OpenGL渲染

@interface GLKBaseEffect : NSObject <GLKNamedEffect>
{
    @protected
    
    // Switches to turn effect features on and off
    GLboolean                           _colorMaterialEnabled;
    GLboolean                           _fogEnabled;
    
    // Modelview, projection, texture and derived matrices for transformation
    GLKEffectPropertyTransform          *_transform;

    // Lights
    GLKLightingType                     _lightingType;
    GLKEffectPropertyLight              *_light0, *_light1, *_light2;

    // Material for lighting
    GLKEffectPropertyMaterial           *_material;

    // GL Texture Names
    GLKEffectPropertyTexture            *_texture2d0, *_texture2d1;

    // Texture ordering array
    NSArray                             *_textureOrder;
    
    // Constant color (fixed color value to supplant the use of the "color" named vertex attrib array)
    GLKVector4                          _constantColor;

    // Fog
    GLKEffectPropertyFog                *_fog;

    // Label for effect
    NSString                            *_label;
}

• 命名Effect
  label给Effect(效果)命名

• 配置模型视图转换
  transform 绑定效果时应用于顶点数据的模型视图,投影和纹理变换

• 配置光照效果
  lightingType⽤于计算每个⽚段的光照策略

  • GLKLightingType
    • GLKLightingTypePerVertex 表示在三角形中每个顶点执行光照计算,然后在三⻆形进行插值
    • GLKLightingTypePerPixel 表示光照计算的输入在三⻆形内插入,并且在每个⽚段执行光照计算

• 配置光照
  lightModelTwoSided 布尔值,表示为基元的两侧计算光照
  material 计算渲染图元光照使⽤的材质属性
  lightModelAmbientColor 环境颜色,应用效果渲染的所有图元.
  light0 场景中第一个光照属性
  light1 场景中第⼆个光照属性
  light2 场景中第三个光照属性

• 配置纹理
  texture2d0 第一个纹理属性
  texture2d1 第⼆个纹理属性
  textureOrder 纹理应用于渲染图元的顺序

• 配置雾化
  fog 应用于场景的雾属性

• 配置颜⾊信息
  colorMaterialEnable 布尔值,表示计算光照与材质交互时是否使用颜色顶点属性
  useConstantColor 布尔值,指示是否使用常量颜⾊
  constantColor 不提供每个顶点颜色数据时使用常量颜⾊

• 准备绘制效果
  - prepareToDraw 准备渲染效果