OpenGL ES之旅（二）-- OpenGL ES 了解GLKit框架

在介绍GLKit框架之前，我们先来了解一下EGL的概念，以便于我们了解App的管理资源模型。

EGL

EGL（Embedded Graphics Library），由于OpenGL ES是基于C的API，因此它⾮常便携且受到⼴广泛⽀支持。作为C API，它与Objective-C Cocoa Touch应⽤用程序⽆无缝集成。OpenGL ES规范没有定义窗⼝口层; 相反，托管操作系统必须提供函数来创建⼀一个接受命令的OpenGL ES 渲染上下⽂文和⼀一个帧缓冲区，其中写入任何绘图命令的结果。在iOS上使⽤用OpenGL ES需要使⽤用iOS类来设置和呈现绘图表⾯面，并使⽤平台中立的API来呈现其内容。

• OpenGL ES 命令需要渲染上下⽂和绘制表⾯才能完成图形图像的绘制
• 渲染上下文: 存储相关OpenGL ES 状态
• 绘制表面: 是⽤用于绘制图元的表⾯,它指定渲染所需要的缓存区类型,例例如颜⾊缓存 区,深度缓冲区和模板缓存区.
• OpenGL ES API 并没有提供如何创建渲染上下⽂或者上下⽂如何连接到原生窗⼝系统. EGL 是Khronos 渲染API(如OpenGL ES) 和原⽣生窗⼝系统之间的接口. 唯⼀⽀持 OpenGL ES 却不⽀持EGL 的平台是iOS. Apple 提供⾃⼰的EGL API的iOS实现,称为EAGL
• 因为每个窗⼝系统都有不同的定义,所以EGL提供基本的不透明类型—EGLDisplay, 这 个类型封装了所有系统相关性,⽤于和原生窗⼝系统接⼝

GLKit

框架概述

GLKit 框架的设计目标是为了简化基于OpenGL / OpenGL ES 的应⽤用开发。它的出现加快OpenGL ES或OpenGL应⽤用程序开发。 使⽤数学库，背景纹理加载，预先创建的着色器效果，以及标准视图和视图控制器来实现渲染循环。
GLKit框架提供了功能和类，可以减少创建新的基于着⾊器的应⽤程序所需的⼯作量，或者支持依赖早期版本的OpenGL ES或者OpenGL提供的固定函数顶点或者片段处理的现有应用程序。
GLKView：提供绘制场所（View）
GLKViewController：扩展于标准的UIKit设计模式，用于绘制视图内容的管理与呈现
注意：虽然苹果弃用了OpenGL ES，但是iOS开发者可以继续使用相关的API进行编程。

GLKit框架的API介绍

GLKit的功能

• 加载纹理
• 提供高性能的数学运算
• 提供常见的着色器
• 提供视图以及视图控制器

GLKit纹理加载

GLKTextureInfo创建OpenGL纹理信息

• name：OpenGL上下文中纹理名称
• target：纹理绑定的目标
• height：加载纹理的高度
• width：加载纹理的宽度
• textureOrigin：加载纹理中的原点位置
• alphaState：加载纹理中alpha分量状态
• containsMipmaps：布尔值，加载的纹理中是否包含mip贴图

GLKTextureLoader简化从各种资源文件中加载纹理

• 初始化

-initWithSharegroup: 初始化⼀个新的纹理加载到对象中
-initWithShareContext: 初始化⼀个新的纹理加载对象

• 从文件中加载处理

+textureWithContentsOfFile:options:errer: 从文件加载2D纹理图像并从数据中创建新的纹理
-textureWithContentsOfFile:options:queue:completionHandler: 从⽂件中异步加载2D纹理图像,并根据数据创建新纹理

• 从URL加载纹理

-textureWithContentsOfURL:options:error: 从URL加载2D纹理图像并从数据创建新纹理
-textureWithContentsOfURL:options:queue:completionHandler: 从URL异步加载2D纹理图像,并根据数据创建新纹理

• 从内存中表示创建纹理

+textureWithContentsOfData:options:errer: 从内存空间加载2D纹理图像,并根据数据创建新纹理
-textureWithContentsOfData:options:queue:completionHandler:从内存空间异步加载2D纹理图像,并从数据中创建新纹理

• 从CGImages创建纹理

-textureWithCGImage:options:error: 从Quartz图像加载2D纹理图像并从数据创建新纹理
-textureWithCGImage:options:queue:completionHandler: 从Quartz图像异步加载2D纹理图像,并根据数据创建新纹理

• 从URL加载多维创建纹理

+cabeMapWithContentsOfURL:options:errer: 从单个URL加载⽴⽅体贴图纹理图像,并根据数据创建新纹理
-cabeMapWithContentsOfURL:options:queue:completionHandler:从单个URL异步加载⽴方体贴图纹理图像,并根据数据创建新纹理

• 从⽂件加载多维数据创建纹理

+cubeMapWithContentsOfFile:options:errer: 从单个文件加载立方体贴图纹理对象,并从数据中创建新纹理
-cubeMapWithContentsOfFile:options:queue:completionHandler:从单个文件异步加载⽴方体贴图纹理对象,并从数据中创建新纹理
+cubeMapWithContentsOfFiles:options:errer:从⼀系列⽂件中加载立方体贴图纹理图像,并从数据总创建新纹理
-cubeMapWithContentsOfFiles:options:options:queue:completionHandler:从⼀系列⽂件异步加载立⽅体贴图纹理图像,并从数据中创建新纹理

GLKit中OpenGL ES 的视图渲染

GLKView使用OpenGL ES 绘制内容的视图默认实现

• 初始化视图

- initWithFrame:context: 初始化新视图

• 代理

delegate 视图的代理

• 配置帧缓存区对象

drawableColorFormat 颜色渲染缓存区格式
drawableDepthFormat 深度渲染缓存区格式
drawableStencilFormat 模板渲染缓存区的格式
drawableMultisample 多重采样缓存区的格式

• 帧缓存区属性

drawableHeight 底层缓存区对象的⾼度(以像素为单位)
drawableWidth 底层缓存区对象的宽度(以像素为单位)

• 绘制视图的内容

context 绘制视图内容时使⽤的OpenGL ES 上下⽂
-bindDrawable 将底层FrameBuffer 对象绑定到OpenGL ES
enableSetNeedsDisplay 布尔值,指定视图是否响应使得视图内容无效的消息
-display 立即重绘视图内容
snapshot 绘制视图内容并将其作为新图像对象返回

• 删除视图FrameBuffer对象

- deleteDrawable 删除与视图关联的可绘制对象

GLKViewDelegate 用于GLKView 对象回调方法

• 绘制视图的内容

- glkView:drawInRect: 绘制视图内容 (必须实现代理)

GLKViewController 管理理OpenGL ES 渲染循环的视图控制器

• 更新

 - (void)update 更新视图内容
 - (void)glkViewControllerUpdate:

• 配置帧速率

preferredFramesPerSecond 视图控制器调用视图以及更新视图内容的速率
framesPerSencond 视图控制器调用视图以及更新其内容的实际速率

• 配置GLKViewController 代理

delegate 视图控制器的代理

• 控制帧更更新

paused 布尔值,渲染循环是否已暂停
pausedOnWillResignActive 布尔值,当前程序重新激活动状态时视图控制器是否⾃动暂停渲染循环
resumeOnDidBecomeActive 布尔值,当前程序变为活动状态时视图控制是否⾃动恢复呈现循环

• 获取有关View更新信息

frameDisplayed 视图控制器自创建以来发送的帧更新数
timeSinceFirstResume ⾃视图控制器第⼀次恢复发送更新事件以来经过的时间量
timeSinceLastResume ⾃上次视图控制器恢复发送更新事件以来更新的时间量
timeSinceLastUpdate ⾃上次视图控制器调⽤委托⽅法以及经过的时间量
timeSinceLastDraw ⾃上次视图控制器调⽤视图display⽅法以来经过的时间量

GLKViewControllerDelegate 渲染循环回调⽅法

• 处理更新事件

- glkViewControllerUpdate: 在显示每个帧之前调⽤

• 暂停/恢复通知

- glkViewController:willPause: 在渲染循环暂停或恢复之前调⽤

GLKBaseEffect 一种简单光照/着色系统,⽤于基于着⾊器OpenGL渲染

• 命名Effect

label 给Effect(效果)命名

• 配置模型视图转换

transform 绑定效果时应⽤于顶点数据的模型视图,投影和纹理理变换

• 配置光照效果

ightingType 用于计算每个⽚段的光照策略,GLKLightingType
- GLKLightingTypePerVertex 表示在三⻆形中每个顶点执⾏光照计算,然后在三⻆形进行插值
- GLKLightingTypePerPixel 表示光照计算的输⼊在三⻆形内插入,并且在每个⽚段执⾏光照计算

• 配置光照

lightModelTwoSided 布尔值,表示为基元的两侧计算光照
material 计算渲染图元光照使⽤的材质属性
lightModelAmbientColor 环境颜色,应⽤效果渲染的所有图元
light0 场景中第⼀个光照属性
light1 场景中第⼆个光照属性
light2 场景中第三个光照属性

• 配置纹理

texture2d0 第⼀个纹理属性
texture2d1 第⼆个纹理属性
textureOrder 纹理应⽤于渲染图元的顺序

• 配置雾化

fog 应⽤于场景的雾属性

• 配置颜⾊信息

colorMaterialEnable 布尔值,表示计算光照与材质交互时是否使⽤颜⾊顶点属性
useConstantColor 布尔值,指示是否使用常量颜⾊
constantColor 不提供每个顶点颜⾊数据时使⽤常量颜⾊

• 准备绘制效果

- prepareToDraw 准备渲染效果

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总结：到这儿，GLKit中的常用API基本就是这些，后续还会继续补充进来。如有书写错误，注释错误，方法使用错误还请指出，非常感谢！

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系列文章：

• OpenGL ES之旅（一）-- OpenGL ES 着色器渲染流程解析
• OpenGL ES之旅（二）-- OpenGL ES 了解GLKit框架
• OpenGL ES之旅（三）-- OpenGL ES 纹理翻转解决策略
• OpenGL ES之旅（四）-- OpenGL ES 光照计算