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OpenGL ES 案例:加载一张正方形图片

OpenGL ES 案例:加载一张正方形图片

作者: 远方竹叶 | 来源:发表于2020-07-27 17:26 被阅读0次

    在 iOS 开发中,实现这个效果,OC 代码只需要两步

    1. 创建 UIImageView;
    2. 加载图片。

    那么在 OpenGL ES 时,我们要怎么样实现呢?首先,来看下整个流程图

    准备工作

    创建一个 iOS 空工程,在 ViewController.h 类中倒入 #import <GLKit/GLKit.h> 头文件,并将 ViewController 的父类改为 GLKViewController,控制器的 View 的父类改为 GLKView:

    #import <UIKit/UIKit.h>
    #import <GLKit/GLKit.h>
    
    @interface ViewController : GLKViewController
    @end
    

    setUpConfig

    初始化上下文&设置当前上下文

    在一个项目中可以有多个上下文,但是当前只能有一个

    /*
     EAGLContext 是苹果iOS平台下实现OpenGLES 渲染层.
     kEAGLRenderingAPIOpenGLES1 = 1, 固定管线
     kEAGLRenderingAPIOpenGLES2 = 2,
     kEAGLRenderingAPIOpenGLES3 = 3,
     */
    context = [[EAGLContext alloc]initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES3];
    //判断context是否创建成功
    if (!context) {
        NSLog(@"Create ES context Failed");
    }
    //设置当前上下文
    [EAGLContext setCurrentContext:context];
    

    获取 GLKView &设置 context

    GLKView *view =(GLKView *) self.view;
    view.context = context;
    

    配置视图创建的渲染缓存区

    颜色缓存区格式

    OpenGL ES 有一个缓存区,它用以存储将在屏幕中显示的颜色。你可以使用其属性来设置缓冲区中的每个像素的颜色格式。

    • GLKViewDrawableColorFormatRGBA8888 = 0,
      默认,缓存区的每个像素的最小组成部分(RGBA)使用8个bit,(所以每个像素4个字节,4*8个bit)
    • GLKViewDrawableColorFormatRGB565,
      如果你的APP允许更小范围的颜色,即可设置这个。会让你的APP消耗更小的资源(内存和处理时间)
    深度缓存区格式

    GLKViewDrawableDepthFormatNone = 0,意味着完全没有深度缓冲区
    GLKViewDrawableDepthFormat16,
    GLKViewDrawableDepthFormat24,

    • 如果你要使用这个属性(一般用于3D游戏),你应该选择GLKViewDrawableDepthFormat16 或 GLKViewDrawableDepthFormat24。差别是使用 GLKViewDrawableDepthFormat16 将消耗更少的资源
    view.drawableColorFormat = GLKViewDrawableColorFormatRGBA8888;
    view.drawableDepthFormat = GLKViewDrawableDepthFormat16;
    

    设置背景颜色

    glClearColor(1, 0, 0, 1.0);
    

    setUpVertexData

    设置顶点数组(顶点坐标&纹理坐标)

    纹理坐标系取值范围[0,1];原点是左下角(0,0);故而(0,0)是纹理图像的左下角,点(1,1)是右上角

    GLfloat vertexData[] = {
            
            0.5, -0.5, 0.0f,    1.0f, 0.0f, //右下
            0.5, 0.5,  0.0f,    1.0f, 1.0f, //右上
            -0.5, 0.5, 0.0f,    0.0f, 1.0f, //左上
            
            0.5, -0.5, 0.0f,    1.0f, 0.0f, //右下
            -0.5, 0.5, 0.0f,    0.0f, 1.0f, //左上
            -0.5, -0.5, 0.0f,   0.0f, 0.0f, //左下
        };
    

    开辟顶点缓存区

    • 顶点数组

    开发者可以选择设定函数指针,在调用绘制方法的时候,直接由内存传入顶点数据,也就是说这部分数据之前是存储在内存当中的,被称为顶点数组。

    • 顶点缓存区

    性能更高的做法是,提前分配一块显存,将顶点数据预先传入到显存当中。这部分的显存,就被称为顶点缓冲区。

    创建顶点缓存区标识符ID
    GLuint bufferID;
    glGenBuffers(1, &bufferID);
    
    绑定顶点缓存区(明确作用)
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, bufferID);
    
    将顶点数组的数据 copy 到顶点缓存区(GPU 显存中)
    //参数1:目标
    //参数2:坐标数据的大小
    //参数3:坐标数据
    //参数4:用途
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertexData), vertexData, GL_STATIC_DRAW);
    

    打开读取通道

    ⚠️
    (1)在iOS中,出于性能考虑,所有顶点着色器的属性(Attribute)变量通道都是默认关闭的,这就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。

    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)上传顶点数据到显存的方法

    /**
         参数1:传递顶点坐标的类型有五种类型:position[顶点]、normal[法线]、color[颜色]、texCoord0[纹理一]、texCoord1[纹理二],这里用的是顶点类型
         参数2: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)
         参数3: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
         参数4: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)
         参数5:步长,取完一次数据需要跨越多少步长去读取下一个数据,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
         参数6: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
         */
    glVertexAttribPointer (GLuint indx, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const GLvoid* ptr)
    
    //顶点坐标数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, (GLfloat *)NULL + 0);
    
    //纹理坐标数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribTexCoord0);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribTexCoord0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, (GLfloat *)NULL + 3);
    

    setUpTexture

    1. 获取纹理图片路径

    NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"timg" ofType:@"png"];
    

    2. 设置纹理参数

    纹理坐标原点是左下角,但是图片显示原点应该是左上角

    NSDictionary *options = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:@(1),GLKTextureLoaderOriginBottomLeft, nil];
    GLKTextureInfo *textureInfo = [GLKTextureLoader textureWithContentsOfFile:filePath options:options error:nil];
    

    3. 使用苹果 GLKit 提供的 GLKBaseEffect 完成着色器工作

    cEffect = [[GLKBaseEffect alloc]init];
    cEffect.texture2d0.enabled = GL_TRUE;
    cEffect.texture2d0.name = textureInfo.name;
    

    代理方法

    GLKViewDelegate 的代理方法时必须实现的,在这个方法中绘制视图的内容,GLKView 对象使其 OpenGL ES 上下文成为当前上下文,并将其 framebuffer 绑定为 OpenGL ES 呈现命令的目标。然后,委托方法应该绘制视图的内容。

    - (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect {
        //1.清空缓存
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        
        //2.准备绘制
        [cEffect prepareToDraw];
        
        //3.开始绘制
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
    }
    

    这就结束了吗?我们来运行看下效果:

    为什么图片会是长方形?这里需要设置透视投影矩阵方式。又由于平截头体可视范围的问题,我们需要将顶点向后移2.0单位。

    CGFloat aspect = fabs(self.view.bounds.size.width / self.view.bounds.size.height);
    GLKMatrix4 projectMatrix = GLKMatrix4MakePerspective(GLKMathDegreesToRadians(65.0), aspect, 1.0f, 200.0f);
    effect.transform.projectionMatrix = projectMatrix;
        
    GLKMatrix4 modelViewMatrix = GLKMatrix4Translate(GLKMatrix4Identity, 0, 0, -2.0);
    effect.transform.modelviewMatrix = modelViewMatrix;
    

    完整代码见Github-OpenGL_ES

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