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OpenGL ES 入门案例

OpenGL ES 入门案例

作者: 逃避不面对 | 来源:发表于2020-07-27 14:24 被阅读0次

OpenGL ES 是OpenGL针对嵌入式系统设置的标准图形库。它是OpenGL的简化版。但是基本的渲染管线没有大的变化。

虽然iOS13开始不再支持OpenGL ES,已转向metal,但是OpenGL ES 仍然可以在iOS中仍可以使用,且其它嵌入式设备仍支持OpenGL ES。同时学习Open GL ES能更好的学习metal。

渲染管线

顶点缓存区 —>顶点着色器 —> 细分控制器 —> 细分中着色器 —> 图元转配 —>光栅化 —> 片元着色器

其中顶点着色器、片元着色器是可以供开发者使用的,而iOS也提供了默认实现好的着色器。

由于OpenGL ES只是一个渲染库,所以还需要其他功能库配合使用。

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.)

本节主要已加载图片案例为主。

准备工作

xcode创建一个iOS 项目

在main.storyboard 中将viewcontroller 中的view变为GLKView

使viewcontroller继承GLKViewController

#import <UIKit/UIKit.h>

#import <GLKit/GLKit.h>

@interface ViewController : GLKViewController

{

    EAGLContext *context;

    // 简单的光源和着色系统(固定着色器)

    GLKBaseEffect *effect; //

}

@end

初始化设置

//1.初始化设置

-(void)setupConfig{

    //1.初始化openGLEs上下文

    context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES3];

    //2.

    if (!context) {

        NSLog(@"失败");

        return;

    }

    //3.设置当前上下文,可以有多个上下文,但是只能有一个当前上下文

    [EAGLContext setCurrentContext:context];

    //4. 接管view

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

    view.context = context;

    //4.1颜色缓冲区格式

    view.drawableColorFormat = GLKViewDrawableColorFormatRGBA8888;

    //4.2 深度缓冲区渲染格式, GLKViewDrawableDepthFormat16 和 GLKViewDrawableDepthFormat24两中,值越大z-fighting的概率就越小,但现代设备很少出现z-fighting

    view.drawableDepthFormat = GLKViewDrawableDepthFormat24;

    //5. 背景色

    glClearColor(0, 0, 1, 1);

}

EAGLContext:管理OpenGL ES渲染上下文—状态信息,命令和资源。

设置顶点数据

顶点是空间坐标系中的一个点(x,y,z)。空间中每个点之间的连接方式,可以称为图元装配。而OpenGL ES 支持三种图元,即点、线、三角形。一条线需要两个顶点,三角形需要3个顶点,长方形则需要2两个三角形即6个顶点。

//2.设置顶点数据

-(void) setupVertexData {

    //1.顶点数组,在内存中

    GLfloat vertexData[] = {

        // 顶点坐标              纹理坐标

        0.5f,  -0.5f, 0.0f,  1.0f, 0.0f, // 右下

        0.5f,  0.5f, 0.0f,    1.0f, 1.0f, // 右上

        -0.5f, 0.5f, 0.0f,    0.0f, 1.0f, // 左上

        0.5f,  -0.5f, 0.0f,  1.0f, 0.0f, // 右下

        -0.5f,  0.5f, 0.0f,  0.0f, 1.0f, // 左上

        -0.5f, -0.5f, 0.0f,  0.0f, 0.0f, // 左上

    };

    //2.顶点缓冲区 -> GPU显存

    GLuint bufferID;

    glGenBuffers(1, &bufferID);

    //3.绑定顶点缓冲区

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, bufferID);

    //4.顶点从内存中复制到顶点缓冲区

    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertexData), vertexData, GL_STATIC_DRAW);

    //顶点着色器在服务端的属性是关闭的,所以需要手动开启

    //4. 打开顶点数据的通道

    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);

    //5. 读取顶点数据  顶点缓冲区 -> 顶点着色器

    // size

    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition,//打开的是哪个属性,现在是顶点

                          3, // 每次读取vertexData 3个数据

                          GL_FLOAT,

                          false,

                          sizeof(GL_FLOAT) * 5 //步长,间隔多少去从一位数组中取顶点数据

                        , (GLfloat *)NULL + 0);// 从哪个位置取

    //6.打开纹理数据通道

    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribTexCoord0);

    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribTexCoord0, //打开纹理属性

                          2,        //每次从vertexData 2个数据

                          GL_FLOAT,

                          false, sizeof(GL_FLOAT) * 5 , //步长

                          (GLfloat *)NULL + 3);

}

vertexData 顶点数组,左侧为顶点坐标,右侧为纹理坐标。加载纹理(图片)需要纹理坐标与openGLES中的坐标进行一一映射。就如同手机贴膜一样,手机是在OpenGLES坐标系中,手机膜在纹理坐标系中,需要做好映射关系。(OpenGL ES 屏幕中间是原点,纹理坐标左下交是原点)

顶点初始化后是在内存中,根据渲染管线,顶点会从顶点缓冲区复制顶点到顶点着色器。

绑定顶点缓冲区

glBufferData 将顶点会从顶点缓冲区复制顶点到顶点着色器。

参数

target:指定目标缓冲区对象。GL_ARRAY_BUFFER、GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。

size:指定缓冲区对象的新数据存储的大小(以字节为单位)。

data:指定将复制到数据存储区以进行初始化的数据的指针,如果不复制数据,则指定NULL。

usage指定数据存储的预期使用模式。 GL_STREAM_DRAW,GL_STATIC_DRAW或GL_DYNAMIC_DRAW。

5.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。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。

6.由于我们加载图片需要用到顶点坐标GLKVertexAttribPosition和纹理坐标GLKVertexAttribTexCoord0,所以需要打开这个两个属性。

加载纹理

纹理可以理解为图片,OpenGL读取图片会对图片进行解压获取图片中的RGBA数据存储到帧缓存冲去中

-(void)setUpTexture{

    //1.获取图片路径

    NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"for_test" ofType:@"jpg"];

    //2.设置纹理的参数

    //翻转坐标系,  纹理坐标原点:左下角,图片的原点:坐上

    NSDictionary *options = @{GLKTextureLoaderOriginBottomLeft:@(1)};

    //3.加载图片

    GLKTextureInfo *textureInfo = [GLKTextureLoader textureWithContentsOfFile:filePath options:options error:nil];

    //4.  baseEffect 固定着色器,(顶点和片元着色器)

    effect = [[GLKBaseEffect alloc] init];

    effect.texture2d0.enabled = GL_TRUE;

    //把纹理交给固定着色器,

    effect.texture2d0.name = textureInfo.name;

}

获取图片路径

设置参数,在ios中我们都知道坐标原点在左上角,而纹理坐标是在坐下角,需要反转下

加载纹理,获取纹理信息

GLKBaseEffect 是iOS提供的固定着色器,只需要将加载的纹理数据交给固定着色器。

渲染

-(void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect{

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT );

    //准备绘制

    [effect prepareToDraw];

    //开始绘制

  glDrawArrays(GL_TRIANGLES, //图元类型

                0, //从第几个顶点开始

                6); //顶点数量

}

glkView:drawInRect是GLKViewController的代理方法,必须要实现的。该代理方法会不断地循环调用。

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