前面iTyran翻译、转载的OpenGL教程都是使用文章作者自己的project,并没有提及默认的工程。默认工程的代码比较多,不利于刚开始初学入门。进过几天的研究,摸清楚了大部分的逻辑,在这与大家共同探讨学习。
工程居于xcode4.2 for iOS5创建,做了部分修改。 下载地址:预备知识: 完成了 和 的学习。1.使用GLKView简化OpenGL初始化。 在前面的教程里面,介绍了如何从一个UIView来建立OpenGL工程,里面做了很多初始化工作,比如:创建render buffer 和 frame buffer等。这些重复性的工作,apple提供了一个基础类GLKView给我使用。 在TTAppDelegate.m中初始化了一个TTViewController为rootViewController。self.viewController = [[[TTViewController alloc]initWithNibName:@"TTViewController" bundle:nil] autorelease];self.window.rootViewController = self.viewController;
点击TTViewController.xib 我们可以看到它的属性是GLKView,而不是通常的UIView。
TTViewController继承于,GLKViewController在标准viewcontroller函数的基础上添加了OpenGL ES rendering loop相关的函数。2. EAGLContext初始化 EAGLContext是OpenGL ES RenderingContext的iOS实现。 每个程序有自己的EAGLContext,这保证了各个OpenGL ES程序互不干扰。 在EAGLContext需要在调用任何OpenGL ES api前创建并初始化。 下面的代码在- (void)viewDidLoad函数的最前面。 创建了一个OpenGL ES 2.0的EAGLContext,并设为view的context。
3. setupGL初始化 在解析[self setupGL]前,我们来看下这个工程运行的结果。self.context = [[[EAGLContext alloc]initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES2] autorelease]; if (!self.context) { NSLog(@"Failedto create ES context");} GLKView *view = (GLKView *)self.view;view.context = self.context;view.drawableDepthFormat =GLKViewDrawableDepthFormat24;
2个不同颜色的正方体在旋转,但是这里只有一个顶点法线数组gCubeVertexData。 仔细观察代码,会发现这里有2个着色器, 一个是GLKBaseEffect,为了方便OpenGL ES 1.0转移到2.0的通用着色器。 一个是OpenGL ES 2.0新添加的可编程着色器,使用跨平台的着色语言。 为了方便观察,我在原始代码上加了2个宏来控制打开其中某一个还是两个一起。
#define SHADER_1#define SHADER_2
从宏块可以方便的看出哪些代码是属于哪个着色器相关的,哪些代码是共用的。
屏蔽某一个宏可以屏蔽某个正方体的显示输出。 回到setupGL,第一行代码是[EAGLContext setCurrentContext:self.context];
在某个线程调用OpenGL api前,需要设置api作用与哪个context,
这个函数设置当前线程操作的context。 注意:不要多个线程同时操控同一个context。 然后是GLSL着色器初始化,后面再详细分析。#if defined (SHADER_2) [selfloadShaders];#endif
GLKBaseEffect着色器初始化。
最后是顶点数组和法线的初始化。#if defined (SHADER_1) self.effect= [[[GLKBaseEffect alloc] init] autorelease]; self.effect.light0.enabled = GL_TRUE; self.effect.light0.diffuseColor = GLKVector4Make(1.0f, 0.4f, 0.4f,1.0f);#endif
关于请猛击。 这里我简单画了个关系图,可能更好理解。//在涉及到消隐等情况(可能遮挡),都要开启深度测。 //glEnable(GL_DEPTH_TEST),硬件上打开了深度缓存区,当有新的同样XY坐标的片断到来时, //比较两者的深度。开启这个选项,在绘制每一帧前需要glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT),后面会看到。 glEnable(GL_DEPTH_TEST);//这里使用加载顶点法线数据。 glGenVertexArraysOES(1, &_vertexArray); glBindVertexArrayOES(_vertexArray); glGenBuffers(1, &_vertexBuffer); glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _vertexBuffer); glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(gCubeVertexData), gCubeVertexData,GL_STATIC_DRAW); glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);// GLKVertexAttribPosition顶点属性指针类型:顶点坐标// 3 一个顶点坐标由几个值来表示,x,y,z// GL_FLOAT 每个数值的数据类型//直接使用24并不优雅,24 = sizoef(GLfloat) * 6; 到下一个顶点坐标数据的步长。 glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE,24, BUFFER_OFFSET(0)); glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribNormal);//直接使用12并不优雅,12 = sizoef(GLfloat) * 3; glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribNormal, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 24,BUFFER_OFFSET(12)); glBindVertexArrayOES(0);}
4. loadShaders初始化GLSL着色器 与可编程着色器相关的几个函数如下:
- (BOOL)loadShaders;- (BOOL)compileShader:(GLuint *)shadertype:(GLenum)type file:(NSString *)file;- (BOOL)linkProgram:(GLuint)prog;- (BOOL)validateProgram:(GLuint)prog;
validateProgram没有使用,compileShader和linkProgram可以作为公共库函数,不需要修改。
唯一需要根据需求修改的是loadShaders函数。 loadShaders大部分步骤都有英文注释,标准的加载流程: 1.创建程序。 2.创建并编译 顶点着色器和片段着色器。 3.把 顶点着色器和片段着色器 与 程序连接起来。 4.设置 顶点着色器和片段着色器 的输入参数。 5.链接程序。 6.获取 uniform 指针。注意:这步只能在5成功后才能调用,在linkProgrom前,uniform位置是不确定的。 7.断开 顶点着色器和片段着色器 ,并释放它们。注意:程序并没释放。 第4步是会变化的部分,第6步为可选。 先来看看Shader.vsh顶点着色器的代码。再来看片段着色器代码。// attribute 表示输入参数//vec4 –4 个浮点数组成的向量attribute vec4 position;//vec3 –3 个浮点数组成的向量attribute vec3 normal; // 在顶点着色器里面表示将作为片段着色器的输入。//lowp表示低精度varying lowp vec4 colorVarying;//uniform和attribute一样是输入参数。//可以简单这样理解,attribute为常量,uniform是变量。//mat4 – 浮点数的 4X4 矩阵uniform mat4 modelViewProjectionMatrix;//mat3 – 浮点数的 3X3 矩阵uniform mat3 normalMatrix; void main(){ vec3eyeNormal = normalize(normalMatrix * normal); vec3lightPosition = vec3(0.0, 0.0, 1.0); vec4diffuseColor = vec4(0.4, 0.4, 1.0, 1.0); floatnDotVP = max(0.0, dot(eyeNormal, normalize(lightPosition))); //计算出颜色输出给片段着色器。 colorVarying = diffuseColor * nDotVP; //保存了当前顶点的位置信息 gl_Position= modelViewProjectionMatrix * position;}
// varying在片段着色器里面表示从顶点着色器传过来的输入参数//片段着色器不能直接传如参数,只能接收顶点着色器的输出。varying lowp vec4 colorVarying; void main(){ gl_FragColor = colorVarying;}
我们现在回头再看看loadShaders函数里面的第4步。
glBindAttribLocation(_program, ATTRIB_VERTEX,"position");glBindAttribLocation(_program, ATTRIB_NORMAL, "normal");
"position"和"normal"与顶点着色器代码里面的两个attribute对应,
分别与setupGL加载的顶点数组里面的顶点和法线数据对应起来。5.update更新数据 update是一个delegate 方法用来更新数据,不做UI更新。 好吧,这部分是很头痛的矩阵变换,暂时不去分析他的算法(其实是我不懂=,=)。 对于GLKBaseEffect着色器,下面的代码用来更新矩阵。self.effect.transform.projectionMatrix = projectionMatrix; self.effect.transform.modelviewMatrix = modelViewMatrix;
而可编程着色器,先保存在下面2个变量中,然后再draw的时候作为输入参数传递给着色器。
_normalMatrix =GLKMatrix3InvertAndTranspose(GLKMatrix4GetMatrix3(modelViewMatrix), NULL);_modelViewProjectionMatrix =GLKMatrix4Multiply(projectionMatrix, modelViewMatrix);
6.drawInRect输出到屏幕
- (void)glkView:(GLKView *)viewdrawInRect:(CGRect)rect{ glClearColor(0.65f, 0.65f, 0.65f, 1.0f); //GL_DEPTH_BUFFER_BIT与前面的glEnable(GL_DEPTH_TEST)对应。 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); //指定Draw使用的顶点数组。 glBindVertexArrayOES(_vertexArray); #if defined (SHADER_1) // Renderthe object with GLKit // prepareToDraw绑定着色器到当前的OpenGL ES context。 [self.effect prepareToDraw]; //画出第一个正方体 glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);#endif #if defined (SHADER_2) // Renderthe object again with ES2 //绑定着色器到当前的OpenGLES context。 glUseProgram(_program); //Uniform变量参数输入。 glUniformMatrix4fv(uniforms[UNIFORM_MODELVIEWPROJECTION_MATRIX], 1, 0,_modelViewProjectionMatrix.m); glUniformMatrix3fv(uniforms[UNIFORM_NORMAL_MATRIX], 1, 0,_normalMatrix.m); //画出第二个正方体 glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);#endif}
默认工程的不足:
1)顶点数组并没有优化,应使用顶点与索引的方式减少重复点。 参考有关glDrawElements的部分。 2)演示了2种着色器的同时使用,可只选其一来使用。附:GLSL数据类型 void – 用于没有返回值的函式 bool – 条件类型,其值可以是真或假 int – 带负号整数 float – 浮点数 vec2 – 2 个浮点数组成的向量 vec3 – 3 个浮点数组成的向量 vec4 – 4 个浮点数组成的向量 bvec2 – 2 个布林组成的向量 bvec3 – 3 个布林组成的向量 bvec4 – 4 个布林组成的向量 ivec2 – 2 个整数组成的向量 ivec3 – 3 个整数组成的向量 ivec4 – 4 个整数组成的向量 mat2 – 浮点数的 2X2 矩阵 mat3 – 浮点数的 3X3 矩阵 mat4 – 浮点数的 4X4 矩阵 sampler1D – 用来存取一维纹理的句柄(handle)(或:操作,作名词解。) sampler2D – 用来存取二维纹理的句柄 sampler3D – 用来存取三维纹理的句柄 samplerCube – 用来存取立方映射纹理的句柄 sampler1Dshadow – 用来存取一维深度纹理的句柄 sampler2Dshadow – 用来存取二维深度纹理的句柄 参考The OpenGL ES Shading Language 下载地址:参考文献: