OpenGLES入门 6 -- 全景

步骤

1、初始化上下文;
2、设置缓冲区
3、设置着色器
4、创建图片纹理
5、初始化参数、手势、陀螺仪等
6、绘制

1、初始化

_eaglContext =[[EAGLContext alloc]initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES2];
[EAGLContext setCurrentContext:_eaglContext];

_glLayer = (CAEAGLLayer*) self.layer;
// CALayer 默认是透明的，必须将它设为不透明才能让其可见
_glLayer.opaque = YES;
// 设置描绘属性，在这里设置不维持渲染内容以及颜色格式为 RGBA8
_glLayer.drawableProperties = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:
                                     [NSNumber numberWithBool:NO], kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking, kEAGLColorFormatRGBA8, kEAGLDrawablePropertyColorFormat, nil];

kEAGLColorFormatRGBA8:使用8位来保存RGBA的值;
kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking:设置NO不保留之前绘制的图像以用来重用;

2、绑定渲染缓冲及帧缓冲区

glGenRenderbuffers(1, &_colorRenderBuffer);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, _colorRenderBuffer);
[_eaglContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:_glLayer];
    
glGenFramebuffers(1,&_frameBuffer);
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER,_frameBuffer);
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER,GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, _frameBuffer);

渲染缓存:存储绘制结果的缓冲区
帧缓存:接收渲染结果的缓冲区，为GPU指定存储渲染结果的区域。

3、设置着色器

//shader
GLuint vertext  =[self compileWithShaderName:@"Vertex" shaderType:GL_VERTEX_SHADER];
GLuint fragment =[self compileWithShaderName:@"Fragment" shaderType:GL_FRAGMENT_SHADER];
    
_glProgram =glCreateProgram();
glAttachShader(_glProgram, vertext);
glAttachShader(_glProgram, fragment);

//操作产生最后的可执行程序，它包含最后可以在硬件上执行的硬件指令。
glLinkProgram(_glProgram);
    
GLint linkSuccess = GL_TRUE;
glGetProgramiv(_glProgram, GL_LINK_STATUS,&linkSuccess);
if (linkSuccess ==GL_FALSE) {
     GLchar glMessage[256];
     glGetProgramInfoLog(_glProgram, sizeof(glMessage), 0, &glMessage[0]);
     NSString *messageString = [NSString stringWithUTF8String:glMessage];
     NSLog(@"program error %@", messageString);
     exit(1);
}
    
//绑定着色器参数
glUseProgram(_glProgram);
_glPosition = glGetAttribLocation(_glProgram,"Position");

-(GLuint)compileWithShaderName:(NSString*)name shaderType:(GLenum)shaderType
{
    //获取着色器文件
    NSString *shaderPath =[[NSBundle mainBundle]pathForResource:name ofType:@"glsl"];
    NSError *error;
    NSString *strShader =[NSString stringWithContentsOfFile:shaderPath encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
    NSLog(@"strShader %@",strShader);
    if (!strShader) {
        NSLog(@"shader error %@",error.localizedDescription);
        exit(1);
    }
    
    // 2 创建一个代表shader的OpenGL对象, 指定vertex或fragment shader
    GLuint shaderHandler = glCreateShader(shaderType);
    
    // 3 获取shader的source
    const char* shaderString = [strShader UTF8String];
    int shaderStringLength = (int)[strShader length];
    glShaderSource(shaderHandler, 1, &shaderString, &shaderStringLength);
    
    // 4 编译shader
    glCompileShader(shaderHandler);
    
    // 5 查询shader对象的信息
    GLint compileSuccess;
    glGetShaderiv(shaderHandler, GL_COMPILE_STATUS, &compileSuccess);
    if (compileSuccess == GL_FALSE) {
        GLchar messages[256];
        glGetShaderInfoLog(shaderHandler, sizeof(messages), 0, &messages[0]);
        NSString *messageString = [NSString stringWithUTF8String:messages];
        NSLog(@"%@", messageString);
        exit(1);
    }
    return shaderHandler;
}

着色器: 分为Vertex Shader 和Fragment Shader

顶点着色器(Vertex Shader):用于确定图形形状

attribute vec4 Position;
attribute vec2 TextureCoords;
varying   vec2 TextureCoordsFrag;

uniform mat4 Matrix;

void main(void)
{
    gl_Position = Matrix * vec4(Position.x,Position.y,Position.z,1.0);
    TextureCoordsFrag = TextureCoords;
}

片段着色器(Fragment Shader):用于确定图像绘制渲染的颜色

precision mediump float;
uniform sampler2D Texture;
varying vec2 TextureCoordsFrag;

void main(void)
{
    vec4 mask = texture2D(Texture, TextureCoordsFrag);
    gl_FragColor = vec4(mask.rgb,1.0);

}

这里推荐一个介绍GLSL语言的博客，讲的还是比较详细的

4、创建图片纹理

/**
 * 创建图片纹理
 */
-(void)initImageTexture
{
   //获取图片
    NSString *imgPath =[[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"balitieta" ofType:@"jpg"];
    NSData   *data    =[[NSData alloc]initWithContentsOfFile:imgPath];
    UIImage  *image   =[UIImage imageWithData:data];
    _textureID =[self createTextureWithImage:image];
}

-(GLuint)createTextureWithImage:(UIImage*)image
{
    //获取图片基本参数
    CGImageRef imageRef =[image CGImage];
    GLuint width   = (GLuint)CGImageGetWidth(imageRef);
    GLuint height  = (GLuint)CGImageGetHeight(imageRef);
    CGRect rect    = CGRectMake(0,0,width,height);
    
    //绘制
    CGColorSpaceRef  colorSpace =  CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
    void *imageData  =  malloc(width*height*4);
 
   /**
     *  CGBitmapContextCreate(void * __nullable data,size_t width, size_t height, size_t
     *  bitsPerComponent, size_t bytesPerRow,CGColorSpaceRef cg_nullable space, uint32_t
     *  bitmapInfo)
     *  data:指向绘图操作被渲染的内存区域，这个内存区域大小应该为（bytesPerRow*height）个字节。如果对绘制操作被
     渲染的内存区域并无特别的要求，那么可以传递NULL给参数data。
     *  width:代表被渲染内存区域的宽度。
     *  height:代表被渲染内存区域的高度。
     *  bitsPerComponent:被渲染内存区域中组件在屏幕每个像素点上需要使用的bits位，举例来说，如果使用32-bit像素和
     RGB颜色格式，那么RGBA颜色格式中每个组件在屏幕每个像素点上需要使用的bits位就为32/4=8。
     *  bytesPerRow:代表被渲染内存区域中每行所使用的bytes位数。
     *  colorspace:用于被渲染内存区域的“位图上下文”。
     *  bitmapInfo:指定被渲染内存区域的“视图”是否包含一个alpha（透视）通道以及每个像素相应的位置，除此之外还
     可以指定组件式是浮点值还是整数值。
     */
    CGContextRef contextRef = CGBitmapContextCreate(imageData, width, height, 8, width * 4, colorSpace, kCGImageAlphaPremultipliedLast | kCGBitmapByteOrder32Big);

    /**
     *  void CGContextTranslateCTM ( CGContextRef c, CGFloat tx, CGFloat ty )：平移坐标系统。
     *  该方法相当于把原来位于 (0, 0) 位置的坐标原点平移到 (tx, ty) 点。在平移后的坐标系统上绘制图形时，所有坐标点的 X 坐标都相当于增加了 tx，所有点的 Y 坐标都相当于增加了 ty。
     */
    CGContextTranslateCTM(contextRef, 0, height);

    /**
     *  void CGContextScaleCTM ( CGContextRef c, CGFloat sx, CGFloat sy )：缩放坐标系统。
     *  该方法控制坐标系统水平方向上缩放 sx，垂直方向上缩放 sy。在缩放后的坐标系统上绘制图形时，所有点的 X 坐标都相当于乘以 sx 因子，所有点的 Y 坐标都相当于乘以 sy 因子。
     */
    
    CGContextScaleCTM(contextRef, 1.0f, -1.0f);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    CGContextClearRect(contextRef, rect);
    CGContextDrawImage(contextRef, rect, imageRef);
    
    //生成纹理
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    GLuint textureID;
    glGenTextures(1,&textureID);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
    
    //纹理设置
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
    
    /**
     *  void glTexImage2D(GLenum target,GLint level,GLint internalformat,GLsizei width,GLsizei
     height,GLint border,GLenum format,GLenum type,const GLvoid * pixels);
     *  target  指定目标纹理，这个值必须是GL_TEXTURE_2D。
     *  level   执行细节级别。0是最基本的图像级别，你表示第N级贴图细化级别。
     *  internalformat     指定纹理中的颜色组件，这个取值和后面的format取值必须相同。可选的值有
        GL_ALPHA,GL_RGB,GL_RGBA,GL_LUMINANCE,GL_LUMINANCE_ALPHA 等几种。
     *  width   指定纹理图像的宽度，必须是2的n次方。纹理图片至少要支持64个材质元素的宽度
     *  height  指定纹理图像的高度，必须是2的m次方。纹理图片至少要支持64个材质元素的高度
     *  border  指定边框的宽度。必须为0。
     *  format  像素数据的颜色格式，必须和internalformatt取值必须相同。可选的值有
     GL_ALPHA,GL_RGB,GL_RGBA,GL_LUMINANCE,GL_LUMINANCE_ALPHA 等几种。
     *  type    指定像素数据的数据类型。可以使用的值有
        GL_UNSIGNED_BYTE,
        GL_UNSIGNED_SHORT_5_6_5,
        GL_UNSIGNED_SHORT_4_4_4_4,
        GL_UNSIGNED_SHORT_5_5_5_1
     *  pixels  指定内存中指向图像数据的指针
     */
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, imageData);
   
    //绑定纹理位置
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
    //释放内存
    CGContextRelease(contextRef);
    free(imageData);
    
    return textureID;
}

5、初始化参数、手势、陀螺仪等

rotateY =   0;
rotateX =   0;

//坐标、纹理、索引
_numIndices = createSphere(200, 1.0, &(_vertexData), &(_texCoords), &_indices, &_numVetex);

//参数
_glPosition     = glGetAttribLocation(_glProgram,"Position");
_textureCoords  = glGetAttribLocation(_glProgram, "TextureCoords");
_texture        = glGetUniformLocation(_glProgram, "Texture");//frag
_uMatrix        = glGetUniformLocation(_glProgram, "Matrix");

-(void)initGesture
{
    //拖动
    UIPanGestureRecognizer *panGesture =[[UIPanGestureRecognizer alloc]initWithTarget:self action:@selector(panGesture:)];
    [self addGestureRecognizer:panGesture];
}

-(void)panGesture:(UIPanGestureRecognizer*)gesture
{
    CGPoint translatedPoint = [gesture translationInView:self];
    
    if (gesture.state ==UIGestureRecognizerStateChanged) {
        rotateX+=translatedPoint.y;
        rotateY+=translatedPoint.x;
    }
}

-(void)cmmotion
{
    //创建运动管理者对象
    CMMotionManager *motionManager = [[CMMotionManager alloc]init];
    if (!motionManager.gyroAvailable) { //判断陀螺仪是否可用
        return;
    }
    
    motionManager.gyroUpdateInterval = 1/60; // 1秒钟采样10次
    [motionManager startDeviceMotionUpdates];
   
    self.motionManager =motionManager;
    
}

6、绘制

-(void)draw{
    //清屏
    glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    
    glViewport(0,0,_viewWidth,_viewHeight);
    
    //激活
    glActiveTexture(GL_TEXTURE5); //指定纹理单元GL_TEXTURE5
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, _textureID); //绑定，即可从_textureID中取出图像数据。
    glUniform1i(_texture, 5); // 与纹理单元的序号对应
    
    //render
    [self renderSphereVertice];
    
    // 使用完之后解绑GL_TEXTURE_2D
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
    [_eaglContext presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];
}

-(void)renderSphereVertice
{
    //透视投影
    float aspect = fabsf((float)_viewWidth /(float)_viewHeight);

    GLKMatrix4 perspectiveMatrix =GLKMatrix4MakePerspective(GLKMathDegreesToRadians(90.0f),aspect, 0.1f,100.0f);
    perspectiveMatrix  = GLKMatrix4Scale(perspectiveMatrix, 1.0, 1.0, 1.0);
    perspectiveMatrix  = GLKMatrix4RotateX(perspectiveMatrix, GLKMathDegreesToRadians(0.05*rotateX));
   
    if (_motionManager.deviceMotion !=nil) {
        //陀螺仪
        double w = _motionManager.deviceMotion.attitude.quaternion.w;
        double x = _motionManager.deviceMotion.attitude.quaternion.x;
        double y = _motionManager.deviceMotion.attitude.quaternion.y;
        double z = _motionManager.deviceMotion.attitude.quaternion.z;
        
        GLKQuaternion quaternion         = GLKQuaternionMake(x,-y, z, w);
        GLKMatrix4    quaternionMatrix4  = GLKMatrix4MakeWithQuaternion(quaternion);
        perspectiveMatrix = GLKMatrix4Multiply(perspectiveMatrix, quaternionMatrix4);
        
        //设置手机观看视角为从上往下
        perspectiveMatrix = GLKMatrix4RotateX(perspectiveMatrix,-M_PI_2);
    }
    
    //显示图像在相机视角有翻转，所以为-
    perspectiveMatrix  = GLKMatrix4RotateY(perspectiveMatrix, GLKMathDegreesToRadians(-0.05*rotateY));

    //相机视角
    GLKMatrix4 cameraMatrix = GLKMatrix4MakeLookAt(0.0f, 0.0f, 0.0f,
                                                   0.0f, 0.0f, 1.0f,
                                                   0.0f, -1.0f, 0.0f);
    //模型
    GLKMatrix4 modeMatrix = GLKMatrix4Identity;
   
    //MVP
    GLKMatrix4 MVP = GLKMatrix4Identity;
    MVP = GLKMatrix4Multiply(MVP, modeMatrix);
    MVP = GLKMatrix4Multiply(MVP, cameraMatrix);
    MVP = GLKMatrix4Multiply(MVP, perspectiveMatrix);
   
    //矩阵
    glUniformMatrix4fv(_uMatrix, 1, 0, (float*)&MVP);

    // 加载顶点坐标数据
    glGenBuffers(1, &_vertexBuffer); // 申请内存
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _vertexBuffer); // 将命名的缓冲对象绑定到指定的类型上去
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(GLfloat)*_numVetex*3,_vertexData, GL_STATIC_DRAW);
    
    // 加载顶点索引数据
    glGenBuffers(1, &_indexBuffer);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, _indexBuffer);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, _numIndices*sizeof(GLushort), _indices, GL_STATIC_DRAW);
    
    glEnableVertexAttribArray(_glPosition);  // 绑定到位置上
    glVertexAttribPointer(_glPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3*sizeof(GLfloat), NULL);
  
    // 加载纹理坐标
    glGenBuffers(1, &_texCoordsBuffer);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _texCoordsBuffer);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(GLfloat)*_numVetex*2, _texCoords, GL_DYNAMIC_DRAW);
    
    glEnableVertexAttribArray(_textureCoords);
    glVertexAttribPointer(_textureCoords, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 2*sizeof(GLfloat), NULL);
    
    //draw
    glDrawElements(GL_TRIANGLES, (GLsizei)_numIndices,GL_UNSIGNED_SHORT, nil);

    glDeleteBuffers(1, &_vertexBuffer);
    glDeleteBuffers(1, &_indexBuffer);
    glDeleteBuffers(1, &_texCoordsBuffer);
}

下面是效果图 :

全景.gif

里面球体坐标计算及图片从EvenCoder获取，感谢，有兴趣的也可以去看下大神写的swift版本的全景效果！！！

最后编辑于：2017.12.11 08:57:00

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