OpenGL ES学习笔记(1) 使用GLKView加载一个立方体图形并使其旋转

由于苹果在iOS12弃用了OpenGL ES,Xcode大量提示警告很是碍眼,先在Build Settings - Other Warning Flags 添加 -Wno-deprecated-declarations 忽略警告。
下面进入正题
代码附带参数说明

  • 导入头文件#import <GLKit/GLKit.h>
  • 定义struct 纹理坐标为二维向量,顶点坐标和法线为三维向量
typedef struct {
    GLKVector3 positionCoord;   //顶点坐标 x,y,z
    GLKVector2 textureCoord;    //纹理坐标 x,y
    GLKVector3 normal;          //法线 x,y,z
} CCVertex;
  • 定义对象以及变量
@property (nonatomic, strong) GLKView *glkView;

@property (nonatomic, strong) GLKBaseEffect *baseEffect;//类似shader,包含对顶点着色器和片元着色器的处理

@property (nonatomic, assign) CCVertex *vertices;//包含顶点坐标、纹理坐标、法线的结构体

@property (nonatomic, strong) CADisplayLink *displayLink;

@property (nonatomic, assign) NSInteger angle;//角度

@property (nonatomic, assign) GLuint vertexBuffer;//顶点缓存区

接下来分为总体分为是三部分

[self commonInit]; 
[self vertexDataSetup];
[self addCADisplayLink];
  • OpenGL ES相关的初始化
- (void)commonInit {
    //创建上下文,选择OpenGL ES3.0
    EAGLContext *context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES3];
    //设置context为当前上下文
    [EAGLContext setCurrentContext:context];
    
    CGRect frame = CGRectMake(0, 0, self.view.frame.size.width, self.view.frame.size.height);
    self.glkView = [[GLKView alloc] initWithFrame:frame context:context];
    self.glkView.backgroundColor = [UIColor clearColor];
    self.glkView.delegate = self;
    
    //设置深度缓存格式,也可以用GLKViewDrawableDepthFormat16,区别只是空间大小
    self.glkView.drawableDepthFormat = GLKViewDrawableDepthFormat24;
    
     //默认是(0, 1),这里用于翻转 z 轴
    glDepthRangef(1, 0);
    [self.view addSubview:self.glkView];
    
    //获取图片资源
    NSString *imagePath = [[[NSBundle mainBundle] resourcePath] stringByAppendingPathComponent:@"jugg.jpg"];
    UIImage *image = [UIImage imageWithContentsOfFile:imagePath];
    
    NSDictionary *options = @{GLKTextureLoaderOriginBottomLeft : @(YES)};
    //设置纹理参数以及贴图
    GLKTextureInfo *textureInfo = [GLKTextureLoader textureWithCGImage:[image CGImage] options:options error:nil];
    
    //将textureInfo赋值给self.baseEffect.texture2d0,GLKBaseEffect最多可以处理2个纹理
    self.baseEffect = [[GLKBaseEffect alloc] init];
    self.baseEffect.texture2d0.name = textureInfo.name;
    self.baseEffect.texture2d0.target = textureInfo.target;
    
}
  • 顶点缓存对象(VBO)

    创建VBO需要3个步骤:

    1. 使用glGenBuffers()生成新缓存对象。
    2. 使用glBindBuffer()绑定缓存对象。
    3. 使用glBufferData()将顶点数据拷贝到缓存对象中。
-(void)vertexDataSetup
{
    /*
     解释一下:
     这里我们不复用顶点,使用每 3 个点画一个三角形的方式,需要 12 个三角形,则需要 36 个顶点
     以下的数据用来绘制以(0,0,0)为中心,边长为 1 的立方体
     */
    
    //8. 开辟顶点数据空间(数据结构SenceVertex 大小 * 顶点个数kCoordCount)
    self.vertices = malloc(sizeof(CCVertex) * kCoordCount);
    
    // 前面                             顶点坐标        纹理坐标
    self.vertices[0] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5},  {0, 1}};
    self.vertices[1] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 0}};
    self.vertices[2] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5},   {1, 1}};
    
    self.vertices[3] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 0}};
    self.vertices[4] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5},   {1, 1}};
    self.vertices[5] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5},  {1, 0}};
    
    // 上面
    self.vertices[6] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5},    {1, 1}};
    self.vertices[7] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5},   {0, 1}};
    self.vertices[8] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5},   {1, 0}};
    self.vertices[9] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5},   {0, 1}};
    self.vertices[10] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5},  {1, 0}};
    self.vertices[11] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5}, {0, 0}};
    
    // 下面
    self.vertices[12] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5},    {1, 1}};
    self.vertices[13] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5},   {0, 1}};
    self.vertices[14] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5},   {1, 0}};
    self.vertices[15] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5},   {0, 1}};
    self.vertices[16] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5},   {1, 0}};
    self.vertices[17] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5},  {0, 0}};
    
    // 左面
    self.vertices[18] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5},    {1, 1}};
    self.vertices[19] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5},   {0, 1}};
    self.vertices[20] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5},   {1, 0}};
    self.vertices[21] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5},   {0, 1}};
    self.vertices[22] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5},   {1, 0}};
    self.vertices[23] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5},  {0, 0}};
    
    // 右面
    self.vertices[24] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5},    {1, 1}};
    self.vertices[25] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5},   {0, 1}};
    self.vertices[26] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5},   {1, 0}};
    self.vertices[27] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5},   {0, 1}};
    self.vertices[28] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5},   {1, 0}};
    self.vertices[29] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5},  {0, 0}};
    
    // 后面
    self.vertices[30] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5},   {0, 1}};
    self.vertices[31] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5},  {0, 0}};
    self.vertices[32] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5},    {1, 1}};
    self.vertices[33] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5},  {0, 0}};
    self.vertices[34] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5},    {1, 1}};
    self.vertices[35] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5},   {1, 0}};
    
    //开辟缓存区 VBO
    //glGenBuffers()创建缓存对象并且返回缓存对象的标示符。它需要2个参数:第一个为需要创建的缓存数量,第二个为用于存储单一ID或多个ID的GLuint变量或数组的地址,所以此处需要用&取地址符。
    glGenBuffers(1, &_vertexBuffer);
    //当缓存对象创建之后,在使用缓存对象之前,我们需要将缓存对象连接到相应的缓存上。glBindBuffer()有2个参数:target与buffer。
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _vertexBuffer);
    GLsizeiptr bufferSizeBytes = sizeof(CCVertex) * kCoordCount;
     //当缓存初始化之后,你可以使用glBufferData()将数据拷贝到缓存对象。
    //第一个参数target可以为GL_ARRAY_BUFFER或GL_ELEMENT_ARRAY。size为待传递数据字节数量。第三个参数为源数据数组指针,如data为NULL,则VBO仅仅预留给定数据大小的内存空间。最后一个参数usage标志位VBO的另一个性能提示,它提供缓存对象将如何使用:static、dynamic或stream、与read、copy或draw。
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, bufferSizeBytes, self.vertices, GL_STATIC_DRAW);
    
    //顶点数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
    /*
    glVertexAttribPointer(GLuint indx, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const GLvoid *ptr)
    *index*指定要修改的顶点属性的索引值

    *size*指定每个顶点属性的组件数量。必须为1、  2、3或者4。初始值为4。(如position是由3个(x,y,z)组成,而颜色是4个(r,g,b,a))

    *type*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。

    *normalized*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)。

    *stride*指定连续顶点属性之间的偏移量。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。

    *pointer*指定第一个组件在数组的第一个顶点属性中的偏移量。该数组与GL_ARRAY_BUFFER绑定,储存于缓冲区中。初始值为0

    */
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(CCVertex), NULL + offsetof(CCVertex, positionCoord));
    
    //纹理数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribTexCoord0);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribTexCoord0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(CCVertex), NULL + offsetof(CCVertex, textureCoord));
    
}
  • 创建CADisplayLink
    CADisplayLink是用于同步屏幕刷新频率的计时器,将CADisplayLink加入runLoop保证了一个基于屏幕刷新频率的不断重绘的过程
- (void)addCADisplayLink {
    self.angle = 0;
    self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(reDisplay)];
    [self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

- (void)reDisplay {
    //计算旋转度数,360代表旋转一整周
    self.angle = (self.angle + 5) % 360;
    //旋转模型视图矩阵,GLKMathDegreesToRadians角度转弧度
    self.baseEffect.transform.modelviewMatrix = GLKMatrix4MakeRotation(GLKMathDegreesToRadians(self.angle), 0.5, 1, -0.5);
    //重新渲染
    [self.glkView display];
}
  • 实现GLKView的代理方法
- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect {
    //开启深度测试
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    //清除颜色缓存区&深度缓存区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    //准备绘制
    [self.baseEffect prepareToDraw];
    //绘制
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, kCoordCount);
}
  • 最后,不要忘记释放内存,非OC代码申请的内存空间需要自己手动释放
 - (void)dealloc {
    
    if ([EAGLContext currentContext] == self.glkView.context) {
        [EAGLContext setCurrentContext:nil];
    }
    if (_vertices) {
        free(_vertices);
        _vertices = nil;
    }
    
    if (_vertexBuffer) {
        glDeleteBuffers(1, &_vertexBuffer);
        _vertexBuffer = 0;
    }
    
    //displayLink 失效
    [self.displayLink invalidate];
}
  • 最后附上运行效果


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