效果图
整体流程图
整体流程图
主要分为4个模块
- 准备工作：项目的创建及自定义视图、属性等
- 自定义着色器：利用
GLSL编写自定义的顶点、片元着色器 - 初始化：创建
layer、context，清空缓存区，以及设置Render和Frame缓存区 - 绘制：主要是
GLSL加载、顶点数据处理以及加载纹理，最后绘制到屏幕上
准备工作
项目的创建及自定义视图创建
-
command + N，开始新建文件 - 选择
ios --> Other --> Empty，点击next
新建文件 - 输入文件名称，例如
shaderv.vsh,点击create，即创建成功
shaderv. - 创建顶点着色器
shaderv.vsh和片元着色器shaderf.fsh
着色器文件
自定义着色器
自定义的着色器本质上其实是一个
字符串，且在Xcode中编写时，是没有任何提示的，所以需要格外仔细！
构建顶点着色器shaderv.vsh和片元着色器shaderf.fsh
- 顶点着色器（shaderv.vsh）
position：顶点坐标
textCoordinate：纹理坐标
varyTextCoord：一个与片元桥接的变量,纹理坐标是无法传递到片元着色器的，就需要传递到顶点着色器，使用varying进行桥接，varying就是把纹理坐标的attribute使用和片元着色器相同的属性varyTextCoord间接的传递到片元着色器
lowp：低精度
vec2：二维向量
gl_Position：内建变量，顶点着色器计算之后的顶点结果
main函数：如果顶点没有任何变换操作，则直接将顶点坐标赋值给内建变量gl_Position，如果顶点有变换，将变换后的结果 即最终的顶点坐标数据，赋值给内建变量
//顶点坐标
attribute vec4 position;
//纹理坐标
attribute vec2 textCoordinate;
//纹理坐标
varying lowp vec2 varyTextCoord;
void main()
{
//通过varying 修饰的varyTextCoord,将纹理坐标传递到片元着色器
varyTextCoord = textCoordinate;
//给内建变量gl_Position赋值
gl_Position = position;
}
- 片元着色器（shaderf.fsh）
highp：高精度
varyTextCoord：一个与顶点着色器的桥接变量,和顶点着色器相同的属性，为了获取顶点着色器的纹理坐标(必须与顶点着色器中一模一样，如果不一致，纹理坐标数据将无法传递)
colorMap：纹理采样器
temp：texture2D(colorMap, varyTextCoord)返回的是纹理对应像素点的颜色值，即纹素
gl_FragColor：内建变量，片元着色器执行代码的结果，即片元像素颜色
//指定float的默认精度
precision highp float;
//纹理坐标
varying lowp vec2 varyTextCoord;
//纹理采样器（获取对应的纹理ID）
uniform sampler2D colorMap;
void main()
{
//texture2D(纹理采样器，纹理坐标)，获取对应坐标纹素
//纹理坐标添加到对应像素点上，即将读取的纹素赋值给内建变量 gl_FragColor
gl_FragColor = texture2D(colorMap, varyTextCoord);
}
用简单的GLSL语言来实现顶点、片元着色器，并图形进行简单的变换。
思路：
-
setupLayer: 创建图层 -
setupContext: 创建上下文 -
deleteRenderAndFrameBuffer: 清空缓存区 -
setupRenderBuffer: 设置RenderBuffer -
setupFrameBuffer: 设置FrameBuffer -
renderLayer:开始绘制
创建CCView,继承自UIView
#import
@interface CCView : UIView
@end
导入框架
#import
定义属性
@interface CCView()
//在iOS和tvOS上绘制OpenGL ES内容的图层，继承与CALayer
@property(nonatomic,strong)CAEAGLLayer *myEagLayer;
//上下文
@property(nonatomic,strong)EAGLContext *myContext;
//RenderBuffer缓存区
@property(nonatomic,assign)GLuint myColorRenderBuffer;
//FrameBuffer缓存区
@property(nonatomic,assign)GLuint myColorFrameBuffer;
//program
@property(nonatomic,assign)GLuint myPrograme;
@end
1. 创建特殊图层：CAEAGLLayer
CAEAGLLayer创建的是OpenGL ES可⽤的“绘图表面”
CAEAGLLayer主要是用于显示OpenGL ES绘制内容的载体
setupLayer函数流程
//1.设置图层
-(void)setupLayer
{
//1.创建特殊图层
/*
重写layerClass，将CCView返回的图层从CALayer替换成CAEAGLLayer
*/
self.myEagLayer = (CAEAGLLayer *)self.layer;
//2.设置scale
[self setContentScaleFactor:[[UIScreen mainScreen]scale]];
//3.设置描述属性，这里设置不维持渲染内容以及颜色格式为RGBA8
/*
kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking 表示绘图表面显示后，是否保留其内容。
kEAGLDrawablePropertyColorFormat
可绘制表面的内部颜色缓存区格式，这个key对应的值是一个NSString指定特定颜色缓存区对象。默认是kEAGLColorFormatRGBA8；
kEAGLColorFormatRGBA8：32位RGBA的颜色，4*8=32位
kEAGLColorFormatRGB565：16位RGB的颜色，
kEAGLColorFormatSRGBA8：sRGB代表了标准的红、绿、蓝，即CRT显示器、LCD显示器、投影机、打印机以及其他设备中色彩再现所使用的三个基本色素。sRGB的色彩空间基于独立的色彩坐标，可以使色彩在不同的设备使用传输中对应于同一个色彩坐标体系，而不受这些设备各自具有的不同色彩坐标的影响。
*/
self.myEagLayer.drawableProperties = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:@false,kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking, kEAGLColorFormatRGBA8,kEAGLDrawablePropertyColorFormat,nil];
}
由于
UIView中自带的layer是继承自CALayer的，而需要创建的layer是继承自CAEAGLLayer的，所以需要重写类方法layerClass，返回[CAEAGLLayer class]
+(Class)layerClass
{
return [CAEAGLLayer class];
}
如果不重写,报错Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[CALayer setDrawableProperties:]: unrecognized selector sent to instance 0x600002241900'
2.设置上下文
上下文主要是用于保存OpenGL ES中的状态，是一个状态机，不论是GLKit还是GLSL，都是需要context的
setupContext函数流程
//2.设置上下文
-(void)setupContext
{
//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;
}
//5.将局部context，变成全局的
self.myContext = context;
}
3.清空缓存区
清理缓冲区的目的在于清除残留数据，防止残留数据对本次操作造成影响
deleteRenderAndFrameBuffer函数流程
//3.清空缓存区
-(void)deleteRenderAndFrameBuffer
{
/*
buffer分为frame buffer 和 render buffer2个大类。
其中frame buffer 相当于render buffer的管理者。
frame buffer object即称FBO。
render buffer则又可分为3类。colorBuffer、depthBuffer、stencilBuffer。
*/
glDeleteBuffers(1, &_myColorRenderBuffer);
self.myColorRenderBuffer = 0;
glDeleteBuffers(1, &_myColorFrameBuffer);
self.myColorFrameBuffer = 0;
}
说说RenderBuffer和FrameBuffer
-
RenderBuffer：是一个通过应用分配的2D图像缓冲区，需要附着在FrameBuffer上 -
FrameBuffer：是一个收集颜色、深度和模板缓存区的附着点，简称FBO，即是一个管理者，用来管理RenderBuffer，且FrameBuffer没有实际的存储功能，真正实现存储的是RenderBuffer
RenderBuffer与FrameBuffer的关系 - FrameBuffer有3个附着点
- 颜色附着点（
Color Attachment）：管理纹理、颜色缓冲区 - 深度附着点（
depth Attachment）：会影响颜色缓冲区，管理深度缓冲区（Depth Buffer） - 模板附着点（
Stencil Attachment）：管理模板缓冲区（Stencil Buffer）
- RenderBuffer有3种缓存区
- 深度缓存区（
Depth Buffer）：存储深度值等 - 纹理缓存区：存储纹理坐标中对应的纹素、颜色值等
- 模板缓存区（
Stencil Buffer）：存储模板
4.设置RenderBuffer
主要是创建RenderBufferID并申请标识符，将标识符绑定至GL_RENDERBUFFER，并且将layer的相关存储绑定到RenderBuffer对象
setupRenderBuffer函数流程
//4.设置RenderBuffer
-(void)setupRenderBuffer
{
//1.定义一个缓存区ID
GLuint buffer;
//2.申请一个缓存区标志
glGenRenderbuffers(1, &buffer);
//3.
self.myColorRenderBuffer = buffer;
//4.将标识符绑定到GL_RENDERBUFFER
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, self.myColorRenderBuffer);
//5.将可绘制对象drawable object's CAEAGLLayer的存储绑定到OpenGL ES renderBuffer对象
[self.myContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:self.myEagLayer];
}
5.设置FrameBuffer
主要是创建FrameBuffer的ID并申请标识符，将标识符绑定至GL_FRAMEBUFFER，然后将RenderBuffer通过glFramebufferRenderbuffer函数绑定到FrameBuffer中的GL_COLOR_ATTACHMENT0附着点上，通过FrameBuffer来管理RenderBuffer，RenderBuffer存储相关数据到相应缓存区
setupFrameBuffer函数流程
//5.设置FrameBuffer
-(void)setupFrameBuffer
{
//1.定义一个缓存区ID
GLuint buffer;
//2.申请一个缓存区标志
//glGenRenderbuffers(1, &buffer);
//glGenFramebuffers(1, &buffer);
glGenBuffers(1, &buffer);
//3.
self.myColorFrameBuffer = buffer;
//4.
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
*/
//5.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);
}
6.开始绘制
绘制整体流程
renderLayer函数调用了loadShaders,compileShader,setupTexture函数
//6.开始绘制
-(void)renderLayer
{
//设置清屏颜色
glClearColor(0.3f, 0.45f, 0.5f, 1.0f);
//清除屏幕
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//1.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);
//2.读取顶点着色程序、片元着色程序
NSString *vertFile = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"shaderv" ofType:@"vsh"];
NSString *fragFile = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"shaderf" ofType:@"fsh"];
NSLog(@"vertFile:%@",vertFile);
NSLog(@"fragFile:%@",fragFile);
//3.加载shader
self.myPrograme = [self loadShaders:vertFile Withfrag:fragFile];
//4.链接
glLinkProgram(self.myPrograme);
GLint linkStatus;
//获取链接状态
glGetProgramiv(self.myPrograme, GL_LINK_STATUS, &linkStatus);
if (linkStatus == GL_FALSE) {
GLchar message[512];
glGetProgramInfoLog(self.myPrograme, sizeof(message), 0, &message[0]);
NSString *messageString = [NSString stringWithUTF8String:message];
NSLog(@"Program Link Error:%@",messageString);
return;
}
NSLog(@"Program Link Success!");
//5.使用program
glUseProgram(self.myPrograme);
//6.设置顶点、纹理坐标
//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,
};
//7.-----处理顶点数据--------
//(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);
//8.将顶点数据通过myPrograme中的传递到顶点着色程序的position
//1.glGetAttribLocation,用来获取vertex attribute的入口的.
//2.告诉OpenGL ES,通过glEnableVertexAttribArray，
//3.最后数据是通过glVertexAttribPointer传递过去的。
//(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).设置合适的格式从buffer里面读取数据
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);
//9.----处理纹理数据-------
//(1).glGetAttribLocation,用来获取vertex attribute的入口的.
//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");
//(2).设置合适的格式从buffer里面读取数据
glEnableVertexAttribArray(textCoor);
//(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(textCoor, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat)*5, (float *)NULL + 3);
//10.加载纹理
[self setupTexture:@"kunkun"];
//11. 设置纹理采样器 sampler2D
glUniform1i(glGetUniformLocation(self.myPrograme, "colorMap"), 0);
//12.绘图
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
//13.从渲染缓存区显示到屏幕上
[self.myContext presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];
}
6.1 编译shader方法
在将着色器加载/附着到program上时，需要先进行编译
compileShader函数流程
- 根据文件路径读取着色器文件中的源码字符串，
- 根据传入的着色器类型
type， - 将读取的着色器源码通过
glShaderSource函数附加到创建的shader上，并将shader的ID返回给loadShaders函数中shader，以ID来获取并使用对应的着色器 - 通过
glCompileShader函数将shader上附加的源码编译成目标代码
- (void)compileShader:(GLuint *)shader type:(GLenum)type file:(NSString *)file{
//1.读取文件路径字符串,并将其转换为c中的字符串，类型为GLchar
NSString* content = [NSString stringWithContentsOfFile:file encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];
const GLchar* source = (GLchar *)[content UTF8String];
//2.创建一个shader（根据type类型）调用glCreateShader函数创建一个带有唯一标识ID的着色器，此时着色器中并没有附加相对应的源码
*shader = glCreateShader(type);
//3.将着色器源码附加到着色器对象上。
//将读取的着色器源码通过glShaderSource函数附加到创建的shader上，并将shader的ID返回给loadShaders函数中shader，以ID来获取并使用对应的着色器
//参数1：shader,要编译的着色器对象 *shader
//参数2：numOfStrings,传递的源码字符串数量 1个
//参数3：strings,着色器程序的源码（真正的着色器程序源码）
//参数4：lenOfStrings,长度，具有每个字符串长度的数组，或NULL，这意味着字符串是NULL终止的
glShaderSource(*shader, 1, &source,NULL);
//4.把着色器源代码编译成目标代码
glCompileShader(*shader);
}
6.2 GLSL自定义着色器加载 loadShaders
分别将顶点着色器和片元着色器编译完成后，并返回着色器对应的ID，然后通过glAttachShader函数将顶点和片元的shader分别附着到program上，然后释放不再使用的shader，并赋值给全局的program
loadShaders函数流程
//加载shader
-(GLuint)loadShaders:(NSString *)vert Withfrag:(NSString *)frag
{
//1.定义2个零时着色器对象
GLuint verShader, fragShader;
//创建program
GLint program = glCreateProgram();
//2.编译顶点着色程序、片元着色器程序
//参数1：编译完存储的底层地址
//参数2：编译的类型，GL_VERTEX_SHADER（顶点）、GL_FRAGMENT_SHADER(片元)
//参数3：文件路径
[self compileShader:&verShader type:GL_VERTEX_SHADER file:vert];
[self compileShader:&fragShader type:GL_FRAGMENT_SHADER file:frag];
//3.创建最终的程序
glAttachShader(program, verShader);
glAttachShader(program, fragShader);
//4.释放不需要的shader
glDeleteShader(verShader);
glDeleteShader(fragShader);
return program;
}
6.3 加载纹理方法
将png/jpg解压成位图，加载成纹理数据，其中纹理的解压缩使用的都是CoreGraphic
setupTexture函数流程
//从图片中加载纹理
- (GLuint)setupTexture:(NSString *)fileName {
//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
*/
//设置过滤方式
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR );
glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR );
//设置环绕方式
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);
return 0;
}
7.调用方法
-(void)layoutSubviews
{
//1.设置图层
[self setupLayer];
//2.设置图形上下文
[self setupContext];
//3.清空缓存区
[self deleteRenderAndFrameBuffer];
//4.设置RenderBuffer
[self setupRenderBuffer];
//5.设置FrameBuffer
[self setupFrameBuffer];
//6.开始绘制
[self renderLayer];
}
8. ViewController添加CCView
#import "ViewController.h"
#import "CCView.h"
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
CCView *view = [[CCView alloc] initWithFrame:self.view.frame];
[self.view addSubview:view];
}
@end
运行项目,GLSL加载图片完成
效果图