iOS开发-使用OpenGL ES 加载图片

前言

在iOS中我们通常使用UIKit下的UIImageView来创建并显示一张图片，如下：

- (void)iosDefaultFunc
{
    UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:self.view.bounds];
    imageView.image = [UIImage imageNamed:@"xxx.png"];
    [self.view addSubview:imageView];
}

而这个简单调用的背后，却是经历了一段复杂的过程，才显示到我们的屏幕。
大致流程：图片解压缩->获取位图信息->顶点数据->顶点缓冲区->顶点着色->图元装配->片元着色->帧缓冲区->屏幕。在最新的iOS系统中，这个内部的处理是通过Metal来完成的。今天我们就尝试使用GLKit来实现一个图片的渲染。

开始

初始化OpenGL ES

EAGLContext: 状态上下文(状态机)，保存OpenGL状态信息
GLKView: UIView子类。OpenGL本身不提供窗口组件，在iOS的GLKit中，使用GLKView来呈现最终渲染的画面。
GLKViewController: UIViewController子类，遵守并实现了GLKViewDelegate协议。

#pragma mark - 初始化OpenGL ES
- (void)configAndLoadOpenGL_ES
{
    //1.初始化上下文
    context = [[EAGLContext alloc]initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES3];
    if(!context){
        NSLog(@"上下文创建失败");
        return;
    }
    //设置上下文
    [EAGLContext setCurrentContext:context];
    //2.创建并添加gl渲染窗口View
    GLKView *glView = (GLKView *)self.view;
    glView.context = context;
    //配置渲染缓冲区
    //GLKViewDrawableColorFormatRGBA8888 (r(8bit),g(8bit),b(8bit),a(8bit)) (An RGBA8888 format.)
    glView.drawableColorFormat = GLKViewDrawableColorFormatRGBA8888;
    //深度测试精度为24(A 24-bit depth entry for each pixel.)
    glView.drawableDepthFormat = GLKViewDrawableDepthFormat16;
    //3.设置背景颜色176,196,222
    glClearColor(1, 0, 0, 1.0);
}

实现GLKViewDelegate协议方法

- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
}

创建并初始化顶点和纹理数据

- (void)loadVertexData
{
    //1.设置定点和纹理数据
    // x,y,z,s,t
    GLfloat vertexData[] = {
        0.25, -0.5, 0.0f,    1.0f, 0.0f, //右下
        0.25, 0.5,  0.0f,    1.0f, 1.0f, //右上
        -0.25, 0.5, 0.0f,    0.0f, 1.0f, //左上
        0.25, -0.5, 0.0f,    1.0f, 0.0f, //右下
        -0.25, 0.5, 0.0f,    0.0f, 1.0f, //左上
        -0.25, -0.5, 0.0f,   0.0f, 0.0f, //左下
    };
    //2.开辟定点缓冲区
    //创建顶点缓冲区标识ID
    GLuint bufferID;
    glGenBuffers(1, &bufferID);
    //绑定顶点缓冲区
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, bufferID);
    //将顶点数据copy到顶点缓冲区(CPU->GPU)
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertexData), vertexData, GL_STATIC_DRAW);
    //3.打开读取通道
    //打开顶点读取通道并设置读取方式
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, (GLfloat *)NULL + 0);
    //打开纹理读取通道并设置读取方式
    glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribTexCoord0);
    glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, (GLfloat *)NULL + 3);
}

关于打开读取通道：
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。这就意味着,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。
glVertexAttribPointer()参数解释：

/// 设置顶点数据读取方式
/// @param indx 顶点属性的索引值
/// @param size 每次读取的数量
/// @param type 数据类型
/// @param 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）
/// @param stride 数据读取偏移量
/// @param ptr 数据读取的起始位置
glVertexAttribPointer (GLuint indx, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const GLvoid* ptr)

载入纹理

GLKTextureLoader：在GLKit中使用使用该类载入一个纹理数据,并返回一个GLKTextureInfo类型的对象，该对象描述了纹理相关信息
GLKBaseEffect：一个简单的着色器类，内部封装了顶点/片元着色器。(该类最多同时包含两个纹理数据)

- (void)loadTextureData
{
    NSString *path = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"jj" ofType:@"jpg"];
    NSDictionary *options = @{
        //转换图像数据以匹配OpenGL的左下方向规范
        GLKTextureLoaderOriginBottomLeft:@(YES)
    };
    NSError *error = nil;
    //1.获取纹理信息
    GLKTextureInfo *textureInfo = [GLKTextureLoader textureWithContentsOfFile:path options:options error:&error];
    if(error){
        NSLog(@"error == %@",error);
    }
    //2.GLKit提供GLKBaseEffect 完成着色器工作(顶点/片元)。最多可加载2个纹理
    effect = [[GLKBaseEffect alloc]init];
    effect.texture2d0.enabled = GL_TRUE;
    effect.texture2d0.name = textureInfo.name;
}

最后在GLKViewDelegate的代理方法中，触发绘制:

#pragma mark -- GLKViewDelegate
- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect
{
    printf("%s",__func__);
    //清空颜色缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    //准备绘制
    [effect prepareToDraw];
    //设置图元装配方式,起点,长度
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
}

效果

最终效果图