OpenGL ES 加载图片并翻转

在 xcode 新建一个工程，自定义一个继承UIView 的 SLView，所有代码将在 SLView 里进行编写，把 storyboard 里的 view 继承自SLView。

1.png

创建着色器程序

新建shaderv.vsh和shaderf.fsh文件，shaderv.vsh为顶点着色器，GLSL代码如下：

attribute vec4 vertexCoordinate;
attribute vec2 textureCoordinate;
varying lowp vec2 varyTexture;

void main()
{
    varyTexture = textureCoordinate;
    gl_Position = vertexCoordinate;
}

shaderf.fsh为片元着色器，GLSL代码如下：

varying lowp vec2 varyTexture;
uniform sampler2D colorMap;

void main()
{
    gl_FragColor = texture2D(colorMap, varyTexture);
}

在 SLView 编写代码

#import "SLView.h"
#import <OpenGLES/ES3/gl.h>

@interface SLView ()

@property(nonatomic,strong)CAEAGLLayer * myEagLayer;
@property(nonatomic,strong)EAGLContext * myContext;

@property(nonatomic,assign)GLuint myColorRenderBuffer;
@property(nonatomic,assign)GLuint myColorFrameBuffer;

@property(nonatomic,assign)GLuint myPrograme;

@end

@implementation SLView


- (void)layoutSubviews
{
    //1.设置图层
    [self setUpLayer];
    
    //2.设置图形上下文
    [self setUpContext];
    
    //3.清空缓存区
    [self deleteRenderAndFrameBuffer];
    
    //4.设置渲染缓存区
    [self setUpRenderBuffer];
    
    //5.设置帧缓存区
    [self setUpFrameBuffer];
    
    //6.开始绘制
    [self renderLayer];
}


#pragma mark - 1.设置图层
-(void)setUpLayer
{
    //1.创建特殊图层
    /*
     重写layerClass，将JNEWView返回的图层从CALayer替换成CAEAGLLayer
     */
    self.myEagLayer = (CAEAGLLayer *)self.layer;
    
    //2.设置scale
    [self setContentScaleFactor:[[UIScreen mainScreen] scale]];
    
    //3.设置描述属性，这里设置不维持渲染内容以及颜色格式为RGBA8
    /*
     kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking  表示绘图表面显示后，是否保留其内容。
     kEAGLDrawablePropertyColorFormat
         可绘制表面的内部颜色缓存区格式，这个key对应的值是一个NSString指定特定颜色缓存区对象。默认是kEAGLColorFormatRGBA8；
     
         kEAGLColorFormatRGBA8：32位RGBA的颜色，4*8=32位
         kEAGLColorFormatRGB565：16位RGB的颜色，
         kEAGLColorFormatSRGBA8：sRGB代表了标准的红、绿、蓝，即CRT显示器、LCD显示器、投影机、打印机以及其他设备中色彩再现所使用的三个基本色素。sRGB的色彩空间基于独立的色彩坐标，可以使色彩在不同的设备使用传输中对应于同一个色彩坐标体系，而不受这些设备各自具有的不同色彩坐标的影响。
     */
    self.myEagLayer.drawableProperties = @{kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking:@(false),kEAGLDrawablePropertyColorFormat:kEAGLColorFormatRGBA8};
}

+ (Class)layerClass
{
    return [CAEAGLLayer class];
}


#pragma mark - 2.设置图形上下文
-(void)setUpContext
{
    //1.指定OpenGL ES 渲染API版本
    EAGLRenderingAPI api = kEAGLRenderingAPIOpenGLES3;
    //2.创建图形上下文
    EAGLContext * context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:api];
    
    //3.判断EAGLContext是否创建成功
    if (!context)
    {
        NSLog(@"Create context failed!");
        return;
    }
    //4.设置图形上下文
    if (![EAGLContext setCurrentContext:context])
    {
        NSLog(@"setCurrentContext failed!");
        return;
    }
    //5.将局部context变成全局的
    self.myContext = context;
}


#pragma mark - 3.清空缓存区
-(void)deleteRenderAndFrameBuffer
{
    /*
     buffer分为frame buffer 和 render buffer2个大类。
     其中frame buffer 相当于render buffer的管理者。
     frame buffer object即称FBO。
     render buffer则又可分为3类。colorBuffer、depthBuffer、stencilBuffer。
     */
    //1.清空渲染缓存区
    glDeleteBuffers(1, &_myColorRenderBuffer);
    self.myColorRenderBuffer = 0;
    
    //2.清空帧缓存区
    glDeleteBuffers(1, &_myColorFrameBuffer);
    self.myColorFrameBuffer = 0;
}


#pragma mark - 4.设置渲染缓存区
-(void)setUpRenderBuffer
{
    //1.定义一个缓存区ID
    GLuint buffer;
    
    //2.申请一个缓存区标志
    glGenBuffers(1, &buffer);
    self.myColorRenderBuffer = buffer;
    
    //3.将标识符绑定到GL_RENDERBUFFER
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, self.myColorRenderBuffer);
    
    //4.将CAEAGLLayer的存储绑定到renderBuffer对象
    [self.myContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:self.myEagLayer];
}


#pragma mark - 5.设置帧缓存区
-(void)setUpFrameBuffer
{
    //1.定义一个缓存区ID
    GLuint buffer;
    
    //2.申请一个缓存区标志
    glGenFramebuffers(1, &buffer);
    self.myColorFrameBuffer = buffer;
    
    //3.将标识符绑定到GL_FRAMEBUFFER
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, self.myColorFrameBuffer);
    
    /*生成帧缓存区之后，则需要将renderbuffer跟framebuffer进行绑定，
     调用glFramebufferRenderbuffer函数进行绑定到对应的附着点上，后面的绘制才能起作用
     */
    //4.绑定渲染缓存区和帧缓存区
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, self.myColorRenderBuffer);
}


#pragma mark - 6.开始绘制
-(void)renderLayer
{
    //1.设置清屏颜色
    glClearColor(0.3f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
    //2.清除颜色缓存
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    
    //3.设置视口大小
    CGFloat scale = [[UIScreen mainScreen] scale];
    glViewport(self.frame.origin.x * scale, self.frame.origin.y * scale, self.frame.size.width * scale, self.frame.size.height * scale);
    
    //4.读取顶点/片元着色程序
    NSString * vertFile = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"shaderv" ofType:@"vsh"];
    NSString * fragFile = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"shaderf" ofType:@"fsh"];
    
    //5.加载shader
    self.myPrograme = [self loadShaders:vertFile withFrag:fragFile];
    
    //6.链接program并判断状态
    glLinkProgram(self.myPrograme);
    GLint linkStatus;
    glGetProgramiv(self.myPrograme, GL_LINK_STATUS, &linkStatus);
    if (linkStatus == GL_FALSE)
    {
        GLchar message[520];
        glGetProgramInfoLog(self.myPrograme, sizeof(message), 0, &message[0]);
        NSString * messageStr = [NSString stringWithUTF8String:message];
        NSLog(@"programe link error:%@",messageStr);
        return;
    }
    
    NSLog(@"programe link success!!");
    //7.使用program
    glUseProgram(self.myPrograme);
    
    //8.设置顶点/纹理坐标
    //前3个是顶点坐标，后2个是纹理坐标
    GLfloat attrArr[] =
    {
        1.0f, -1.0f, 0.0f,     1.0f, 0.0f,
        -1.0f, 1.0f, 0.0f,     0.0f, 1.0f,
        -1.0f, -1.0f, 0.0f,    0.0f, 0.0f,
        
        1.0f, 1.0f, 0.0f,      1.0f, 1.0f,
        -1.0f, 1.0f, 0.0f,     0.0f, 1.0f,
        1.0f, -1.0f, 0.0f,     1.0f, 0.0f,
    };
    
    //9.处理顶点数据
    //(1)顶点缓存区
    GLuint buffer;
    //(2)申请一个缓存区标识符
    glGenBuffers(1, &buffer);
    //(3)将buffer绑定到GL_ARRAY_BUFFER
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffer);
    //(4)把顶点数据从CPU内存复制到GPU上
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(attrArr), attrArr, GL_DYNAMIC_DRAW);
    
    //10.将顶点数据传递到顶点着色程序
    //1.glGetAttribLocation,用来获取vertex attribute的入口的.
    //2.告诉OpenGL ES,通过glEnableVertexAttribArray，
    //3.最后数据是通过glVertexAttribPointer传递过去的。
    
    //(1)注意：第二参数字符串必须和shaderv.vsh中的输入变量：vertexCoordinate保持一致
    GLuint vertexCoordinate = glGetAttribLocation(self.myPrograme, "vertexCoordinate");
    //(2).设置合适的格式从buffer里面读取数据
    glEnableVertexAttribArray(vertexCoordinate);
    //(3).设置读取方式
    //参数1：index,顶点数据的索引
    //参数2：size,每个顶点属性的组件数量，1，2，3，或者4.默认初始值是4.
    //参数3：type,数据中的每个组件的类型，常用的有GL_FLOAT,GL_BYTE,GL_SHORT。默认初始值为GL_FLOAT
    //参数4：normalized,固定点数据值是否应该归一化，或者直接转换为固定值。（GL_FALSE）
    //参数5：stride,连续顶点属性之间的偏移量，默认为0；
    //参数6：指定一个指针，指向数组中的第一个顶点属性的第一个组件。默认为0
    glVertexAttribPointer(vertexCoordinate, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, NULL);
    
    //11.处理纹理数据
    //(1).glGetAttribLocation,用来获取vertex attribute的入口的.
    //注意：第二参数字符串必须和shaderv.vsh中的输入变量：textureCoordinate保持一致
    GLuint textureCoordinate = glGetAttribLocation(self.myPrograme, "textureCoordinate");
    //(2).设置合适的格式从buffer里面读取数据
    glEnableVertexAttribArray(textureCoordinate);
    //(3).设置读取方式
    //参数1：index,顶点数据的索引
    //参数2：size,每个顶点属性的组件数量，1，2，3，或者4.默认初始值是4.
    //参数3：type,数据中的每个组件的类型，常用的有GL_FLOAT,GL_BYTE,GL_SHORT。默认初始值为GL_FLOAT
    //参数4：normalized,固定点数据值是否应该归一化，或者直接转换为固定值。（GL_FALSE）
    //参数5：stride,连续顶点属性之间的偏移量，默认为0；
    //参数6：指定一个指针，指向数组中的第一个顶点属性的第一个组件。默认为0
    glVertexAttribPointer(textureCoordinate, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, (GLfloat *)NULL + 3);
    
    //12.加载纹理
    [self setUpTexture:@"mei"];
    
    //13.设置纹理采样器 sampler2D
    glUniform1i(glGetUniformLocation(self.myPrograme, "colorMap"), 0);
    
    //14.绘图
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
    
    //15.从渲染缓存区显示到屏幕上
    [self.myContext presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];
}


#pragma mark - 加载shader
-(GLuint)loadShaders:(NSString *)vert withFrag:(NSString *)frag
{
    //1.定义2个临时着色器对象
    GLuint vertexShader, fragmentShader;
    //2.创建program
    GLuint program = glCreateProgram();
    
    //3.编译顶点着色/片元着色程序
    //参数1：编译完存储的底层地址
    //参数2：编译的类型，GL_VERTEX_SHADER（顶点）、GL_FRAGMENT_SHADER(片元)
    //参数3：文件路径
    [self compileShader:&vertexShader type:GL_VERTEX_SHADER file:vert];
    [self compileShader:&fragmentShader type:GL_FRAGMENT_SHADER file:frag];
    
    //4.附着程序
    glAttachShader(program, vertexShader);
    glAttachShader(program, fragmentShader);
    
    //5.释放不需要的shader
    glDeleteShader(vertexShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);
    
    return program;
}

#pragma mark 编译shader
-(void)compileShader:(GLuint *)shader type:(GLenum)type file:(NSString *)file
{
    //1.读取文件路径字符串
    NSString * content = [NSString stringWithContentsOfFile:file encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];
    const GLchar * source = (GLchar *)[content UTF8String];
    
    //2.创建一个shader（根据type类型）
    *shader = glCreateShader(type);
    
    //3.将着色器源码附加到着色器对象上
    //参数1：shader,要编译的着色器对象 *shader
    //参数2：numOfStrings,传递的源码字符串数量 1个
    //参数3：strings,着色器程序的源码（真正的着色器程序源码）
    //参数4：lenOfStrings,长度，具有每个字符串长度的数组，或NULL，这意味着字符串是NULL终止的
    glShaderSource(*shader, 1, &source, NULL);
    
    //4.把着色器源代码编译成目标代码
    glCompileShader(*shader);
}


#pragma mark - 从图片中加载纹理
-(void)setUpTexture:(NSString *)fileName
{
    //1.将UIImage转换为CGImageRef
    CGImageRef spriteImage = [UIImage imageNamed:fileName].CGImage;
    
    //2.判断图片是否获取成功
    if (!spriteImage)
    {
        NSLog(@"load image failed!");
        return;
    }
    
    //3.读取图片的宽和高
    size_t width = CGImageGetWidth(spriteImage);
    size_t height = CGImageGetWidth(spriteImage);
    
    //4.获取图片字节数 宽*高*4（RGBA）
    GLubyte * spriteData = (GLubyte *)calloc(width * height * 4, sizeof(GLubyte));
    
    //5.创建上下文
    /*
     参数1：data,指向要渲染的绘制图像的内存地址
     参数2：width,bitmap的宽度，单位为像素
     参数3：height,bitmap的高度，单位为像素
     参数4：bitPerComponent,内存中像素的每个组件的位数，比如32位RGBA，就设置为8
     参数5：bytesPerRow,bitmap的没一行的内存所占的比特数
     参数6：colorSpace,bitmap上使用的颜色空间  kCGImageAlphaPremultipliedLast：RGBA
     */
    CGContextRef spriteContext = CGBitmapContextCreate(spriteData, width, height, 8, width * 4, CGImageGetColorSpace(spriteImage), kCGImageAlphaPremultipliedLast);
    
    //6.在CGContextRef上将图片绘制出来
    /*
     CGContextDrawImage 使用的是Core Graphics框架，坐标系与UIKit 不一样。UIKit框架的原点在屏幕的左上角，Core Graphics框架的原点在屏幕的左下角。
     CGContextDrawImage
     参数1：绘图上下文
     参数2：rect坐标
     参数3：绘制的图片
     */
    CGContextDrawImage(spriteContext, CGRectMake(0, 0, width, height), spriteImage);
    CGContextRelease(spriteContext);
    
    //7.绑定纹理
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
    
    //8.设置纹理属性
    /*
     参数1：纹理维度
     参数2：线性过滤、为s,t坐标设置模式
     参数3：wrapMode,环绕模式
     */
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    
    
    //9.载入纹理2D数据
    /*
     参数1：纹理模式，GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
     参数2：加载的层次，一般设置为0
     参数3：纹理的颜色值GL_RGBA
     参数4：宽
     参数5：高
     参数6：border，边界宽度
     参数7：format
     参数8：type
     参数9：纹理数据
     */
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, (GLsizei)width,  (GLsizei)height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, spriteData);
    
    //10.释放spriteData
    free(spriteData);
}

@end

模拟器运行效果，发现默认渲染的图片是倒置的

2.png

图片翻转策略

解决纹理翻转(方法1)

在 shaderv.vsh 定义一个旋转矩阵，让所有顶点乘以这个矩阵实现翻转。

shaderv.vsh

attribute vec4 vertexCoordinate;
attribute vec2 textureCoordinate;
varying lowp vec2 varyTexture;
uniform mat4 rotateMatrix;

void main()
{
    varyTexture = textureCoordinate;
    gl_Position = vertexCoordinate * rotateMatrix;
}

SLView.m

#pragma  mark - 解决纹理翻转(方法1)
-(void)rotateTextureImage
{
    //注意，想要获取shader里面的变量，这里记得要在glLinkProgram后面
    //1.rotate等于shaderv.vsh中的uniform属性，rotateMatrix
    GLuint rotate = glGetUniformLocation(self.myPrograme, "rotateMatrix");
     
    //2.获取渲旋转的弧度
    GLfloat radians = 180 * 3.14159f / 180.0f;
    
    //3.求得弧度对于的sin\cos值
    GLfloat s = sin(radians);
    GLfloat c = cos(radians);
    
    //4.参考Z轴旋转矩阵
    GLfloat zRotation[16] = {
        c,-s,0,0,
        s,c,0,0,
        0,0,1,0,
        0,0,0,1
    };
    
    //5.设置旋转矩阵
    /*
     glUniformMatrix4fv (GLint location, GLsizei count, GLboolean transpose, const GLfloat* value)
     location : 对于shader 中的ID
     count : 个数
     transpose : 转置
     value : 指针
     */
    glUniformMatrix4fv(rotate, 1, GL_FALSE, zRotation);
}

解决纹理翻转(方法2)

GLSL代码不变，在图片解压缩的时候直接翻转。
在 setUpTexture方法添加以下代码

//解决纹理翻转(方法2)
CGRect rect = CGRectMake(0, 0, width, height);
CGContextTranslateCTM(spriteContext, 0, rect.size.height);
CGContextScaleCTM(spriteContext, 1.0, -1.0);
CGContextDrawImage(spriteContext, rect, spriteImage);

解决纹理翻转(方法3)

只更改 sharderf.fsh 代码

varying lowp vec2 varyTexture;
uniform sampler2D colorMap;

void main()
{
    gl_FragColor = texture2D(colorMap, vec2(varyTexture.x,1.0-varyTexture.y));
}

解决纹理翻转(方法4)

只更改 sharderv.vsh 代码

attribute vec4 vertexCoordinate;
attribute vec2 textureCoordinate;
varying lowp vec2 varyTexture;

void main()
{
    varyTexture = vec2(textureCoordinate.x,1.0-textureCoordinate.y);
    gl_Position = vertexCoordinate;
}

解决纹理翻转(方法5)

直接更改顶点纹理坐标

    //解决纹理翻转(方法5)
    GLfloat attrArr[] =
    {
        1.0f, -1.0f, 0.0f,     1.0f, 1.0f,
        -1.0f, 1.0f, 0.0f,     0.0f, 0.0f,
        -1.0f, -1.0f, 0.0f,    0.0f, 1.0f,
        
        1.0f, 1.0f, 0.0f,      1.0f, 0.0f,
        -1.0f, 1.0f, 0.0f,     0.0f, 0.0f,
        1.0f, -1.0f, 0.0f,     1.0f, 1.0f,
    };

翻转后效果

3.png

思维导图

4.png