openGL ES进阶教程（二）之全景图片

全景又被称为3D实景，是一种新兴的富媒体技术，其与视频，声音，图片等传统的流媒体最大的区别是“可操作，可交互”。 全景分为虚拟现实和3D实景两种。虚拟现实是利用maya等软件，制作出来的模拟现实的场景，代表有虚拟紫禁城等；3D实景是利用单反相机或街景车拍摄实景照片，经过特殊的拼合，处理，让作者立于画境中，让最美的一面展现出来。

全景顾名思义就是给人以三维立体感觉的实景360度全方位图像~
此图像最大的三个特点是：
1、全：全方位，全面的展示了360度球型范围内的所有景致；可在例子中用鼠标左键按住拖动，观看场景的各个方向；
　　2、景：实景，真实的场景，三维实景大多是在照片基础之上拼合得到的图像，最大限度的保留了场景的真实性；
　　3、360：360度环视的效果，虽然照片都是平面的，但是通过软件处理之后得到的360度实景，却能给人以三维立体的空间感觉，使观者犹如身在其中。
全景由于它给人们带来全新的真实现场感和交互式的感受。它可广泛应用于三维电子商务，如在线的房地产楼盘展示、虚拟旅游、虚拟教育等领域。

本篇我们基于上一篇粒子光束 的基础上实现全景背景图
看效果图：

我们用连续的6张天空图片，拼接成了一个无缝的立方体。想想一下我们站在这个立方体的中心，这个时候我们的前后左右上下都充满了天空的图片，不管你的头转向哪边，都能够看见天空。
理论上我们把眼睛旋转360度观察，图上的三个光束会先消失在出现，这就像是我们把立方体旋转了360度又回到了原位置一样。就像下图：

之所以能实现360度旋转，是因为我们用了6张图片并把他们加载成一个立方体。
我们先创建一个模型对象类，即立方体模型。

public class Skybox {
    private static final int POSITION_COMPONENT_COUNT = 3;
    private final VertexArray vertexArray;
    private final ByteBuffer indexArray;

    public Skybox() {        
        // Create a unit cube.
        vertexArray = new VertexArray(new float[] {
            -1,  1,  1,     // (0) Top-left near
             1,  1,  1,     // (1) Top-right near
            -1, -1,  1,     // (2) Bottom-left near
             1, -1,  1,     // (3) Bottom-right near
            -1,  1, -1,     // (4) Top-left far
             1,  1, -1,     // (5) Top-right far
            -1, -1, -1,     // (6) Bottom-left far
             1, -1, -1      // (7) Bottom-right far                        
        });

        // 6 indices per cube side
        indexArray =  ByteBuffer.allocateDirect(6 * 6)
            .put(new byte[] {
                // Front
                1, 3, 0,
                0, 3, 2,

                // Back
                4, 6, 5,
                5, 6, 7,

                // Left
                0, 2, 4,
                4, 2, 6,

                // Right
                5, 7, 1,
                1, 7, 3,

                // Top
                5, 1, 4,
                4, 1, 0,

                // Bottom
                6, 2, 7,
                7, 2, 3
            });
        indexArray.position(0);        
    }
    public void bindData(SkyboxShaderProgram skyboxProgram) {
        vertexArray.setVertexAttribPointer(0,
            skyboxProgram.getPositionAttributeLocation(),
            POSITION_COMPONENT_COUNT, 0);               
    }

    public void draw() {
        glDrawElements(GL_TRIANGLES, 36, GL_UNSIGNED_BYTE, indexArray);
    }
}

我们用VertexArray储存立方体的8个顶点。用indexArray 这个索引数组的索引指向每个顶点，把所有顶点分别绑定成三角形组，每个组有立方体上每个面的2个三角形。

bindData方法从内存中加载数据绑定，然后通过 glDrawElements(GL_TRIANGLES, 36, GL_UNSIGNED_BYTE, indexArray);绘制立方体。

下面我们添加着色器
顶点着色器

uniform mat4 u_Matrix;
attribute vec3 a_Position;  
varying vec3 v_Position;

void main()                    
{                                                 
    v_Position = a_Position;    //把顶点位置传给片段着色器

    v_Position.z = -v_Position.z; //反转Z分量。把右手坐标系转化为左手坐标系

    gl_Position = u_Matrix * vec4(a_Position, 1.0);//成u_Matrix即用投影~
    gl_Position = gl_Position.xyww;//把Z值变成W，这样透视除法之后为1，即Z始终在1的远平面上。Z=1最远，即在别的物体的后面，就像是背景。
}    

片段着色器：

precision mediump float; 

uniform samplerCube u_TextureUnit;//立方体纹理
varying vec3 v_Position;

void main()                         
{
    gl_FragColor = textureCube(u_TextureUnit, v_Position);    
}

然后用java代码封装着色器程序

这里用java代码映射到着色器上

    uMatrixLocation = glGetUniformLocation(program, U_MATRIX);
    uTextureUnitLocation = glGetUniformLocation(program, U_TEXTURE_UNIT);
    aPositionLocation = glGetAttribLocation(program, A_POSITION);
  }


  public void setUniforms(float[] matrix, int textureId) {
    glUniformMatrix4fv(uMatrixLocation, 1, false, matrix, 0);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, textureId);
    glUniform1i(uTextureUnitLocation, 0);
  }

有了关系映射，就可以绑定数据进行绘制了
@onDrawFrame(GL10 gl10)中

skyboxProgram.useProgram();
    skyboxProgram.setUniforms(viewProjectionMatrix, skyboxTexture);//映射
    skybox.bindData(skyboxProgram);//绑定数据
    skybox.draw();//绘制

下面看手势操作代码
在Activity中监听glSurfaceView

 glSurfaceView.setOnTouchListener(new View.OnTouchListener() {
      float previousX, previousY;

      @Override public boolean onTouch(View v, MotionEvent event) {
        if (event != null) {
          if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN) {
            previousX = event.getX();
            previousY = event.getY();
          } else if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_MOVE) {
            final float deltaX = event.getX() - previousX;
            final float deltaY = event.getY() - previousY;

            previousX = event.getX();
            previousY = event.getY();

            glSurfaceView.queueEvent(new Runnable() {
              @Override public void run() {
                particlesRenderer.handleTouchDrag(deltaX, deltaY);
              }
            });
          }

          return true;
        } else {
          return false;
        }
      }
    });

因为openGL是在一个单独的线程中的，所以需要 glSurfaceView.queueEvent发送事件

把eltaX, deltaY传递到了Renderer类中

public void handleTouchDrag(float deltaX, float deltaY) {
    xRotation += deltaX / 16f; //除以16是缩减拖动效果的
    yRotation += deltaY / 16f;

然后我们根据这个滑动值，用矩阵去操作立方体变化。
@onDrawFrame

//以 0 0 0为中心绘制，我们站在中心观察
  private void drawSkybox() {
    setIdentityM(viewMatrix, 0);
    rotateM(viewMatrix, 0, -yRotation, 1f, 0f, 0f);//沿着Y轴旋转
    rotateM(viewMatrix, 0, -xRotation, 0f, 1f, 0f);//沿着x轴旋转  FPS模型
    multiplyMM(viewProjectionMatrix, 0, projectionMatrix, 0, viewMatrix, 0);
    skyboxProgram.useProgram();
    skyboxProgram.setUniforms(viewProjectionMatrix, skyboxTexture);
    skybox.bindData(skyboxProgram);
    skybox.draw();
  }

在这之前我们要在onSurfaceCreated里面初始化立方体

skyboxProgram = new SkyboxShaderProgram(context);
    skybox = new Skybox();

@Override public void onSurfaceChanged(GL10 gl10, int width, int height) {
    GLES20.glViewport(0, 0, width, height);
    MatrixHelper.perspectiveM(projectionMatrix, 45, (float) width / (float) height, 1f, 10f);
  }