OpenGLES的探索

Title: 开始OpenGLES的探索
Date: 2016-03-01 10:20
Modified: 2016-03-01 10:20
Category: OpenGL/ES
Tags: OpenGLES GLKit
Slug: opengles_start
Authors: lizhonghuan
Summary: 本系列文章是学习《OpenGL ES应用开发实践指南 iOS卷》的过程，学习过程中参照书中给出的例子运行并记录笔记，此篇是开篇，书中的例子可以从本文给出的地址下载。

先介绍几个概念：

渲染：用3D数据生成一个2D图像的过程就叫做渲染；

像素：计算机显示矩形的颜色点叫做像素；

缓存：是指图形处理器能够控制和管理的连续RAM（原来就是内存）；

帧缓存：内存中接收2D结果数据的缓冲区；

上下文：是用于配置OpenGL ES的特定的软件平台的数据结构信息；

开始我们的OGE之旅：

首先是添加两个框架，一个是用于调用OpenGL ES进行渲染的OpenGLES.framework，另外一个是用于对接iOS系统和OpenGLES的GLKit.framework，后者开放了一套方便OpenGLES环境设置的接口，方便iOS程序进行OpenGLES编程；

@interface OpenGLESViewController : GLKViewController
{
   GLuint vertexBufferID; //该值实际上是一个无符号整形，看名字可以看的出来
}
@property (strong, nonatomic) GLKBaseEffect *baseEffect;
@end

下面这个结构体用来保存一个坐标，它是一个起始于坐标系原点的矢量（X,Y,Z）

//This data type is used to store information for each vertex
typedef struct {
    GLKVector3  positionCoords;
}SceneVertex;

//用来定义三角形，以下空白部分是最后在屏幕上显示的结果，纯属娱乐
/*
 *************
 **** ********
 ****  *******
 ****   ******
 ****    *****
 ****     ****
 *************
 *************
*/
// Define vertex data for a triangle to use in example
static const SceneVertex vertices[] =
{
    {{-0.5f, -0.5f, 0.0}}, // lower left corner
    {{ 0.5f, -0.5f, 0.0}}, // lower right corner
    {{-0.5f,  0.5f, 0.0}}  // upper left corner
};

viewDidLoad

先要将Controller的view强制转换成GLKView，GLKView提供了针对OpenGLES2.0版本的上下文，新建该类的上下文并将它设置为当前的上下文；

// Verify the type of view created automatically by the
// Interface Builder storyboard
GLKView *view = (GLKView *)self.view;
NSAssert([view isKindOfClass:[GLKView class]],
           @"View controller's view is not a GLKView");

OpenGL ES的上下文不仅会保存它的状态，还会控制GPU去执行渲染运算,EAGLContext会封装一个特定于某个平台的上下文，一个应用可以使用多个上下文;

// Create an OpenGL ES 2.0 context and provide it to the
// view
view.context = [[EAGLContext alloc]
                    initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES2];

//设置成当前上下文
// Make the new context current
[EAGLContext setCurrentContext:view.context];

GLKBaseEffect类提供了不依赖OGE版本的渲染方法，它会在需要的时候自动构建一个GPU程序,该实例使用恒定不变的白色来渲染像素;

self.baseEffect = [[GLKBaseEffect alloc] init];
self.baseEffect.useConstantColor = GL_TRUE;
self.baseEffect.constantColor = GLKVector4Make(
                                     1.0f, // Red
                                     1.0f, // Green
                                     1.0f, // Blue
                                     1.0f);// Alpha
//设置当前OGE上下文为不透明黑色，该黑色由RGBA颜色元素值组成，用于在上下文帧缓存被清除时对每个像素进行初始化
glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // background color

以下代码用于定义三角形的数据必须要发送到GPU来进行渲染，创建三角形数据数组缓存的前三个步骤，对应以下步骤：

1.为缓存生成一个唯一的标志符；

2.为运算绑定缓存；

3.复制数据到缓存；

// Generate, bind, and initialize contents of a buffer to be
// stored in GPU memory
glGenBuffers(1,                // STEP 1
      &vertexBufferID);
NSLog(@"vertexBufferID = %p",vertexBufferID);
//该结果是一个指针，指向所生成标志符的内存保存位置；
//缓存标志符在文档中叫做 "names"

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,  // STEP 2
      vertexBufferID);
//保存不同类型的标志符到OGE的不同位置，同一时刻只能绑定一个缓存，即使它们是相同类型的；
//OpenGLES2.0只支持绑定两种类型，GL_ARRAY_BUFFER GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER；

glBufferData(                  // STEP 3
      GL_ARRAY_BUFFER,  // Initialize buffer contents
      sizeof(vertices), // Number of bytes to copy
      vertices,         // Address of bytes to copy
      GL_STATIC_DRAW);  // Hint: cache in GPU memory
//第四个参数提示缓存在未来运算中可能会被怎样使用
//GL_STATIC_DRAW 提示缓存内容适合复制到内存中，而很少对其进行修改；
//GL_DYNAMIC_DRAW 缓存数据会频繁改变，提示OGE上下文用不同方式处理

glkView:drawInRect:

每当一个GLKView需要重绘时，保存在视图中的上下文都会成为当前上下文；如需要，它还会保存一个来自Core Animation层的帧缓存，并调用下面的方法；

此处接上面使用缓存的前三步；

4.启动；

5.设置指针；

6.绘图；

- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect
{
    [self.baseEffect prepareToDraw];

    // Clear Frame Buffer (erase previous drawing)
    //它的值是前面glClearColor()设置的；
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    

    // Enable use of positions from bound vertex buffer
    glEnableVertexAttribArray(      // STEP 4
      GLKVertexAttribPosition);

    glVertexAttribPointer(          // STEP 5
      GLKVertexAttribPosition,
      3,                   // three components per vertex
      GL_FLOAT,            // data is floating point
      GL_FALSE,            // no fixed point scaling
      sizeof(SceneVertex), // no gaps in data
      NULL);               // NULL tells GPU to start at
                           // beginning of bound buffer

    // Draw triangles using the first three vertices in the
    // currently bound vertex buffer
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,      // STEP 6
             0,  // Start with first vertex in currently bound buffer
             3); // Use three vertices from currently bound buffer
}

glDrawArrays函数调用完成，此时所需要显示的场景已经完全显示或者GPU处理完成后会完全显示;

CPU运算和GPU运算是异步的，这个例子的所有代码都是运行在CPU上的，需要进一步处理时会向GPU发送命令；GPU可能也会处理Core Animation层的命令，所以GPU总执行次数不一定；

viewDidUnload

- (void)viewDidUnload
{
    [super viewDidUnload];

    // Make the view's context current
    GLKView *view = (GLKView *)self.view;
    [EAGLContext setCurrentContext:view.context];

    // Delete buffers that aren't needed when view is unloaded
    if (0 != vertexBufferID)
    {
       glDeleteBuffers (1,          // STEP 7
                        &vertexBufferID);
       vertexBufferID = 0;
    }

    // Stop using the context created in -viewDidLoad
    ((GLKView *)self.view).context = nil;
    [EAGLContext setCurrentContext:nil];
}

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