OpenGL ES 实战三-使用GLSL加载图片

有小伙伴说加载图片不是在第一篇就讲了吗?
这里使用的是另外一种方式:GLSL,了解这个有助于之后添加滤镜,用封装好的GLKBaseEffect是无法添加滤镜的.

OpenGL-ES-GLSL-LoadImage

基本思路

apple不允许OpenGL直接渲染在屏幕上,这里我们可以利用CAEAGLLayer来展示渲染的数据.那么CAEAGLLayer是怎么拿到渲染数据的呢?

//将可绘制对象CAEAGLLayer的存储绑定到GL_RENDERBUFFER对象
    [self.myContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:self.myEagLayer];

好了,接下来介绍具体的步骤:

一.创建一个CAEAGLLayer

//这里直接强制转换还不够,需要重写layerClass，将返回的图层从CALayer替换成CAEAGLLayer
self.myEagLayer = (CAEAGLLayer *)self.layer;

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

二.设置上下文,指定使用的OpenGL ES版本

//1.指定OpenGL ES 渲染API版本，我们使用2.0
    EAGLRenderingAPI api = kEAGLRenderingAPIOpenGLES2;
    //2.创建图形上下文
    EAGLContext *context = [[EAGLContext alloc]initWithAPI:api];
    //3.判断是否创建成功
    if (!context) {
        NSLog(@"Create context failed!");
        return;
    }
    //4.设置图形上下文
    if (![EAGLContext setCurrentContext:context]) {
        NSLog(@"setCurrentContext failed!");
        return;
    }

三.清除之前缓冲区中的数据

//myColorRenderBuffer为渲染缓冲区标识
glDeleteBuffers(1, &_myColorRenderBuffer);
    self.myColorRenderBuffer = 0;
    //myColorFrameBuffer为帧缓冲区标识
    glDeleteBuffers(1, &_myColorFrameBuffer);
    self.myColorFrameBuffer = 0;

四.设置缓冲区

• buffer分为frame buffer 和 render buffer2个大类。
  其中frame buffer 相当于render buffer的管理者。
  render buffer则又可分为3类。colorBuffer、depthBuffer、stencilBuffer。
  除了使用窗口系统固有的frame buffer外，可以创建frame buffer object(FBO)，用于off-screen rendering。frame buffer object类似一种特殊的buffer object。

• OpenGL在图元光栅化之后，得到的是fragment，fragment不是最后的像素数据，但和像素对应；fragment需要经过一系列的处理，blend，texture，lighting...，才会得到最后的像素。用来缓存fragment数据的缓冲区，就是frame buffer。

设置渲染缓冲区

//1.定义一个缓冲区ID
    GLuint buffer;
    
    //2.创建一个缓冲区
    glGenRenderbuffers(1, &buffer);
    self.myColorRenderBuffer = buffer;
    
    //3.将buffer绑定到GL_RENDERBUFFER, 绑定渲染缓冲区对象时，先前的绑定会自动中断。
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, self.myColorRenderBuffer);
    
    //4.将可绘制对象self.myEagLayer的存储绑定到GL_RENDERBUFFER对象
    [self.myContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:self.myEagLayer];

设置帧缓冲区

//1.定义一个缓存区ID
    GLuint buffer;
    
    //2.创建一个缓冲区
    glGenFramebuffers(1, &buffer);
    self.myColorFrameBuffer = buffer;
    
    //3.将buffer绑定到GL_FRAMEBUFFER, 绑定渲染缓冲区对象时，先前的绑定会自动中断。
    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.将渲染缓存区myColorRenderBuffer 通过glFramebufferRenderbuffer函数绑定到 GL_COLOR_ATTACHMENT0上。
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, self.myColorRenderBuffer);

五.渲染数据

清除屏幕

//设置清屏颜色
    glClearColor(0.3f, 0.45f, 0.5f, 1.0f);
    //清除屏幕
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

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);

编译,链接顶点着色器程序与片元着色器程序

代码太长就不贴了

设置顶点数据,并把数据拷贝到GPU中

//前3个是顶点坐标，后2个是纹理坐标
    GLfloat attrArr[] =
    {
        0.5f, -0.5f, -1.0f,     1.0f, 0.0f,
        -0.5f, 0.5f, -1.0f,     0.0f, 1.0f,
        -0.5f, -0.5f, -1.0f,    0.0f, 0.0f,
        
        0.5f, 0.5f, -1.0f,      1.0f, 1.0f,
        -0.5f, 0.5f, -1.0f,     0.0f, 1.0f,
        0.5f, -0.5f, -1.0f,     1.0f, 0.0f,
    };

//(1)顶点缓存区
    GLuint attrBuffer;
    //(2)申请一个缓存区标识符
    glGenBuffers(1, &attrBuffer);
    //(3)将attrBuffer绑定到GL_ARRAY_BUFFER标识符上
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, attrBuffer);
    //(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);

把顶点数据传给着色器

//(1)注意：第二参数字符串必须和shaderv.vsh中的输入变量：position保持一致
    GLuint position = glGetAttribLocation(self.myPrograme, "position");
//(2).默认是关闭attribute的,需要我们手动开启
    glEnableVertexAttribArray(position);
//(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(position, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, NULL);

设置纹理数据

//注意：第二参数字符串必须和shaderv.vsh中的输入变量：textCoordinate保持一致
    GLuint textCoor = glGetAttribLocation(self.myPrograme, "textCoordinate");
glEnableVertexAttribArray(textCoor);
//.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(textCoor, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat)*5, (float *)NULL + 3);

从图片中获取纹理并绘制

//1、将 UIImage 转换为 CGImageRef
    CGImageRef spriteImage = [UIImage imageNamed:fileName].CGImage;
    
    //判断图片是否获取成功
    if (!spriteImage) {
        NSLog(@"Failed to load image %@", fileName);
        exit(1);
    }
    
    //2、读取图片的大小，宽和高
    size_t width = CGImageGetWidth(spriteImage);
    size_t height = CGImageGetHeight(spriteImage);
    
    //3.获取图片字节数 宽*高*4（RGBA）
    GLubyte * spriteData = (GLubyte *) calloc(width * height * 4, sizeof(GLubyte));
    
    //4.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);
    
    
    //5、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
     */
    CGRect rect = CGRectMake(0, 0, width, height);
    
    //6.使用默认方式绘制
    CGContextDrawImage(spriteContext, rect, spriteImage);
    
    //7、画图完毕就释放上下文
    CGContextRelease(spriteContext);
    
    //8、绑定纹理到默认的纹理ID（
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
    
    //9.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);
    
    float fw = width, fh = height;
    
    //10.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, fw, fh, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, spriteData);
    
    //11.释放spriteData
    free(spriteData);

设置纹理采样器

glUniform1i(glGetUniformLocation(self.myPrograme, "colorMap"), 0);

绘制到屏幕上

//绘图,这里只是绘制到缓冲区上
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
    
    //从渲染缓存区显示到屏幕上
    [self.myContext presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];

顶点着色器代码

attribute vec4 position;
attribute vec2 textCoordinate;
varying lowp vec2 varyTextCoord;

void main()
{
    varyTextCoord = textCoordinate;
    gl_Position = position;
}

片元着色器代码

varying lowp vec2 varyTextCoord;
uniform sampler2D colorMap;

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