GLKit渲染图片

1. GLKit概述

GLKit 框架的设计⽬标是为了简化基于OpenGL / OpenGL ES 的应⽤开发 。它的出现加快OpenGL ES或OpenGL应用程序开发。 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OpenGL提供的固定函数顶点或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.)

iOS12以后，苹果弃用OpenGL ES

2.GLKit功能

1.加载纹理理
2.提供高性能的数学运算
3.提供常见的着色器
4.提供视图以及视图控制器

3.GLKit常用方法

1.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 : 加载的纹理高度
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,加载的纹理是否包含mip贴图

2.GLTextureLoader 简化从各种资源文件中加载纹理

1.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

2.从⽂文件中加载纹理

• 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

3.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

4.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

5.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

6.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

7.从⽂件加载多维数据创建纹理

• cubeMapWithContentsOfFile:options:errer: 从单个⽂文件加载⽴立⽅方体贴图纹理理
  对象,并从数据中创建新纹理理

• 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

3.GLKView 使⽤用OpenGL ES 绘制内容的视图默认实现

1.初始化视图

• initWithFrame:context: 初始化新视图

2.代理
delegate 视图的代理

3.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

4.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)

5.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

6.删除视图FrameBuffer对象

• deleteDrawable 删除与视图关联的可绘制对象

4.GLKViewDelegate 用于GLKView 对象回调方法

1.制视图的内容

• glkView:drawInRect: 绘制视图内容 (必须实现代理)

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

1.更新

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

2.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

3.配置GLKViewController 代理
delegate 视图控制器的代理-绘制

• (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect
  处理更新事件
• glkViewControllerUpdate: 在显示每个帧之前调⽤用
  暂停/恢复通知
• glkViewController:willPause: 在渲染循环暂停或恢复之前调用.

[图片上传失败...(image-c2b73-1561440744789)]

4.控制帧更新
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

5.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
glkViewControllerUpdate:
timeSinceLastDraw ⾃自上次视图控制器调⽤视图display ⽅法以来经过的时间量.

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

1.命名Effect
label 给Effect(效果)命名

2.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,投影和纹理变换

3.配置光照效果
lightingType ⽤于计算每个⽚段的光照策略,GLKLightingType
GLKLightingType
GLKLightingTypePerVertex 表示在三角形中每个顶点执⾏光照计算,然后在三角形进⾏插值
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

4.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

5.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

6.配置雾化
fog 应⽤用于场景的雾属性

7.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

8.准备绘制效果

• prepareToDraw 准备渲染效果

4.GLKit绘制图片

1.GLKit 绘制图片主要流程

1.设置上下文，配置创建GLKitView，配置渲染缓存区信息
2.生成纹理，配置GLKBaseEffect着色器
3.创建VAO、VBO，设置读取方式
4.绘制

1.GLKit 绘制图片代码实现

1.头文件和变量

#import 
#import 
#import 

// 上下文
EAGLContext *context;

// 着色器
GLKBaseEffect *cEffect;

1.设置上下文，配置创建GLKitView，配置渲染缓存区信息

-(void)setUpConfig
{
    //1.初始化上下文&设置当前上下文
    /*
     EAGLContext 是苹果iOS平台下实现OpenGLES 渲染层.
     kEAGLRenderingAPIOpenGLES1 = 1, 固定管线
     kEAGLRenderingAPIOpenGLES2 = 2,
     kEAGLRenderingAPIOpenGLES3 = 3,
     */
    context = [[EAGLContext alloc]initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES3];
    //判断context是否创建成功
    if (!context) {
        NSLog(@"Create ES context Failed");
    }
    //设置当前上下文
    [EAGLContext setCurrentContext:context];
    
    //2.获取GLKView & 设置context
    GLKView *view =(GLKView *) self.view;
    view.context = context;
    
    /*3.配置视图创建的渲染缓存区.
     
     (1). drawableColorFormat: 颜色缓存区格式.
     简介:  OpenGL ES 有一个缓存区，它用以存储将在屏幕中显示的颜色。你可以使用其属性来设置缓冲区中的每个像素的颜色格式。
     
     GLKViewDrawableColorFormatRGBA8888 = 0,
     默认.缓存区的每个像素的最小组成部分（RGBA）使用8个bit，（所以每个像素4个字节，4*8个bit）。
     
     GLKViewDrawableColorFormatRGB565,
     如果你的APP允许更小范围的颜色，即可设置这个。会让你的APP消耗更小的资源（内存和处理时间）
     
     (2). drawableDepthFormat: 深度缓存区格式
     
     GLKViewDrawableDepthFormatNone = 0,意味着完全没有深度缓冲区
     GLKViewDrawableDepthFormat16,
     GLKViewDrawableDepthFormat24,
     如果你要使用这个属性（一般用于3D游戏），你应该选择GLKViewDrawableDepthFormat16
     或GLKViewDrawableDepthFormat24。这里的差别是使用GLKViewDrawableDepthFormat16
     将消耗更少的资源
     
     */
    
    //3.配置视图创建的渲染缓存区.
    view.drawableColorFormat = GLKViewDrawableColorFormatRGBA8888;
    view.drawableDepthFormat = GLKViewDrawableDepthFormat16;
    
    //4.设置背景颜色
    glClearColor(1, 0, 0, 1.0);
}

2.生成纹理，配置GLKBaseEffect着色器

-(void)setUpTexture
{
    //1.获取纹理图片路径
    NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"kunkun" ofType:@"jpg"];
    
    //2.设置纹理参数
    //纹理坐标原点是左下角,但是图片显示原点应该是左上角.
    NSDictionary *options = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:@(1),GLKTextureLoaderOriginBottomLeft, nil];
    
    GLKTextureInfo *textureInfo = [GLKTextureLoader textureWithContentsOfFile:filePath options:options error:nil];
    
    //3.使用苹果GLKit 提供GLKBaseEffect 完成着色器工作(顶点/片元)
    cEffect = [[GLKBaseEffect alloc]init];
    cEffect.texture2d0.enabled = GL_TRUE;
    cEffect.texture2d0.name = textureInfo.name;
}

3.创建VAO、VBO，设置读取方式

-(void)setUpVertexData
{
    //1.设置顶点数组(顶点坐标,纹理坐标)
    /*
     纹理坐标系取值范围[0,1];原点是左下角(0,0);
     故而(0,0)是纹理图像的左下角, 点(1,1)是右上角.
     */
    GLfloat vertexData[] = {
        
        0.5, -0.5, 0.0f,    1.0f, 0.0f, //右下
        0.5, 0.5, -0.0f,    1.0f, 1.0f, //右上
        -0.5, 0.5, 0.0f,    0.0f, 1.0f, //左上
        
        0.5, -0.5, 0.0f,    1.0f, 0.0f, //右下
        -0.5, 0.5, 0.0f,    0.0f, 1.0f, //左上
        -0.5, -0.5, 0.0f,   0.0f, 0.0f, //左下
    };
 
    /*
     顶点数组: 开发者可以选择设定函数指针，在调用绘制方法的时候，直接由内存传入顶点数据，也就是说这部分数据之前是存储在内存当中的，被称为顶点数组
     
     顶点缓存区: 性能更高的做法是，提前分配一块显存，将顶点数据预先传入到显存当中。这部分的显存，就被称为顶点缓冲区
     */
    
    //2.开辟顶点缓存区
    //(1).创建顶点缓存区标识符ID
    GLuint bufferID;
    glGenBuffers(1, &bufferID);
    //(2).绑定顶点缓存区.(明确作用)
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, bufferID);
    //(3).将顶点数组的数据copy到顶点缓存区中(GPU显存中)
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertexData), vertexData, GL_STATIC_DRAW);
    
    //3.打开读取通道.
    /*
     (1)在iOS中, 默认情况下，出于性能考虑，所有顶点着色器的属性（Attribute）变量都是关闭的.
     意味着,顶点数据在着色器端(服务端)是不可用的. 即使你已经使用glBufferData方法,将顶点数据从内存拷贝到顶点缓存区中(GPU显存中).
     所以, 必须由glEnableVertexAttribArray 方法打开通道.指定访问属性.才能让顶点着色器能够访问到从CPU复制到GPU的数据.
     注意: 数据在GPU端是否可见，即，着色器能否读取到数据，由是否启用了对应的属性决定，这就是glEnableVertexAttribArray的功能，允许顶点着色器读取GPU（服务器端）数据。
   
    (2)方法简介
    glVertexAttribPointer (GLuint indx, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const GLvoid* ptr)
   
    功能: 上传顶点数据到显存的方法（设置合适的方式从buffer里面读取数据）
    参数列表:
        index,指定要修改的顶点属性的索引值,例如
        size, 每次读取数量。（如position是由3个（x,y,z）组成，而颜色是4个（r,g,b,a）,纹理则是2个.）
        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
        ptr指定一个指针，指向数组中第一个顶点属性的第一个组件。初始值为0
     */
    
    //顶点坐标数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, (GLfloat *)NULL + 0);
    
    
    //纹理坐标数据
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribTexCoord0);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribTexCoord0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, (GLfloat *)NULL + 3);
 
}

4.绘制

//绘制视图的内容
/*
 GLKView对象使其OpenGL ES上下文成为当前上下文，并将其framebuffer绑定为OpenGL ES呈现命令的目标。然后，委托方法应该绘制视图的内容。
*/
- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect
{
    //1.
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    
    //2.准备绘制
    [cEffect prepareToDraw];
    
    //3.开始绘制
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
    
}