本案例是实现一个有纹理的立方体，并根据任意轴旋转，整体效果如下
效果展示
主要的思路如下
思路
代码的实现主要分为4部分：
- 准备工作：这部分主要的相关库的导入及属性的创建
- ViewDidLoad函数：初始化OpenGL ES相关属性，加载顶点&纹理坐标数据，以及设置定时器
- GLKViewDelegate函数：视图的绘制
- update函数：定时器方法，计算旋转角度并修改矩阵堆栈，重新渲染立方体，以实现立方体的旋转
ViewDidLoad函数
主要是做一些初始化的工作
- commonInit: OpenGL ES相关初始化
- setupVertex: 加载顶点&纹理坐标数据
- addCADisplayLink: 添加定时器
commonInit函数
- 创建context并设置当前context
- 创建GLKView并设置代理，并设置context，加入view中
- 配置视图创建的渲染缓存区.
- 获取纹理图片 & 设置纹理参数
- 初始化effect，并使用effect
案例代码如下：
-(void)commonInit
{
//1.创建context
EAGLContext *context = [[EAGLContext alloc]initWithAPI: kEAGLRenderingAPIOpenGLES2];
//设置当前context
[EAGLContext setCurrentContext:context];
//2.创建GLKView并设置代理
CGRect frame = CGRectMake(0, 100, self.view.frame.size.width, self.view.frame.size.width);
self.glkView = [[GLKView alloc]initWithFrame:frame context:context];
self.glkView.backgroundColor = [UIColor clearColor];
self.glkView.delegate = self;
/*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
*/
self.glkView.drawableDepthFormat = GLKViewDrawableDepthFormat24;
//默认是(0, 1)，这里用于翻转 z 轴，使正方形朝屏幕外
glDepthRangef(1, 0);
//4.将GLKView 添加self.view 上
[self.view addSubview:self.glkView];
//5.获取纹理图片
NSString *imagePath = [[[NSBundle mainBundle] resourcePath] stringByAppendingPathComponent:@"banner.png"];
UIImage *image = [UIImage imageWithContentsOfFile:imagePath];
//6.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 = @{GLKTextureLoaderOriginBottomLeft : @(YES)};
GLKTextureInfo *textureInfo = [GLKTextureLoader textureWithCGImage:[image CGImage]
options:options
error:NULL];
//7.使用baseEffect
self.baseEffect = [[GLKBaseEffect alloc]init];
self.baseEffect.texture2d0.name = textureInfo.name;
self.baseEffect.texture2d0.target = textureInfo.target;
//开启光照效果
self.baseEffect.light0.enabled = YES;
//漫反射颜色
self.baseEffect.light0.diffuseColor = GLKVector4Make(1, 1, 1, 1);
//光源位置
self.baseEffect.light0.position = GLKVector4Make(-0.5, -0.5, 5, 1);
}
setupVertex函数
这部分主要是设置顶点数据（顶点坐标 & 纹理坐标 & 法线），并将这些数据从CPU拷贝至GPU
设置顶点数据
下图是立方体的顶点坐标与纹理坐标图示
图示
其中6个面与纹理的映射关系如下
6个面与纹理的映射关系
顶点数据使用结构体定义
typedef struct {
GLKVector3 positionCoord; //顶点坐标
GLKVector2 textureCoord; //纹理坐标
GLKVector3 normal; //法线
} CCVertex;
/*
解释一下:
这里我们不复用顶点，使用每 3 个点画一个三角形的方式，需要 12 个三角形，则需要 36 个顶点
以下的数据用来绘制以（0，0，0）为中心，边长为 1 的立方体
*/
//8. 开辟顶点数据空间(数据结构SenceVertex 大小 * 顶点个数kCoordCount)
self.vertices = malloc(sizeof(CCVertex) * kCoordCount);
// 前面
self.vertices[0] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, 0, 1}};
self.vertices[1] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 0}, {0, 0, 1}};
self.vertices[2] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {0, 0, 1}};
self.vertices[3] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 0}, {0, 0, 1}};
self.vertices[4] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {0, 0, 1}};
self.vertices[5] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5}, {1, 0}, {0, 0, 1}};
// 上面
self.vertices[6] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {0, 1, 0}};
self.vertices[7] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, 1, 0}};
self.vertices[8] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, 1, 0}};
self.vertices[9] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, 1, 0}};
self.vertices[10] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, 1, 0}};
self.vertices[11] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5}, {0, 0}, {0, 1, 0}};
// 下面
self.vertices[12] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5}, {1, 1}, {0, -1, 0}};
self.vertices[13] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, -1, 0}};
self.vertices[14] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, -1, 0}};
self.vertices[15] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {0, -1, 0}};
self.vertices[16] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, -1, 0}};
self.vertices[17] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {0, -1, 0}};
// 左面
self.vertices[18] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {-1, 0, 0}};
self.vertices[19] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {-1, 0, 0}};
self.vertices[20] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {-1, 0, 0}};
self.vertices[21] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {-1, 0, 0}};
self.vertices[22] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {-1, 0, 0}};
self.vertices[23] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {-1, 0, 0}};
// 右面
self.vertices[24] = (CCVertex){{0.5, 0.5, 0.5}, {1, 1}, {1, 0, 0}};
self.vertices[25] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {1, 0, 0}};
self.vertices[26] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {1, 0, 0}};
self.vertices[27] = (CCVertex){{0.5, -0.5, 0.5}, {0, 1}, {1, 0, 0}};
self.vertices[28] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 0}, {1, 0, 0}};
self.vertices[29] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {1, 0, 0}};
// 后面
self.vertices[30] = (CCVertex){{-0.5, 0.5, -0.5}, {0, 1}, {0, 0, -1}};
self.vertices[31] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {0, 0, -1}};
self.vertices[32] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 1}, {0, 0, -1}};
self.vertices[33] = (CCVertex){{-0.5, -0.5, -0.5}, {0, 0}, {0, 0, -1}};
self.vertices[34] = (CCVertex){{0.5, 0.5, -0.5}, {1, 1}, {0, 0, -1}};
self.vertices[35] = (CCVertex){{0.5, -0.5, -0.5}, {1, 0}, {0, 0, -1}};
开辟缓存区，copy顶点数据到GPU
将顶点数据从内存（CPU）拷贝至显存（GPU）中
顶点缓冲区：简称VBO
顶点数组：简称VAO
在glBufferData中确认了缓存区的大小
//开辟顶点缓存区
//(1).创建顶点缓存区标识符ID
glGenBuffers(1, &_vertexBuffer);
//(2).绑定顶点缓存区.(明确作用)
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _vertexBuffer);
//(3).将顶点数组的数据copy到顶点缓存区中(GPU显存中)
GLsizeiptr bufferSizeBytes = sizeof(CCVertex) * kCoordCount;
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, bufferSizeBytes, self.vertices, GL_STATIC_DRAW);
打开通道
attribute的开关在ios中是默认关闭的，需要使用代码手动开启，同时通道需要打开三次（顶点，纹理，法线各需要打开一次），将顶点数据从显存中读取到GLKit的着色器中,其中的NULL是可以省略的，但是加上代码可读性强
/*
(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
*/
//顶点数据
glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(CCVertex), NULL + offsetof(CCVertex, positionCoord));
//纹理数据
glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribTexCoord0);
glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribTexCoord0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(CCVertex), NULL + offsetof(CCVertex, textureCoord));
//法线数据
glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribNormal);
glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribNormal, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(CCVertex), NULL + offsetof(CCVertex, normal));
addCADisplayLink函数
初始化定时器，并将定时器加入runloop中，用于立方体旋转效果的实现
-(void) addCADisplayLink{
//CADisplayLink 类似定时器,提供一个周期性调用.属于QuartzCore.framework中.
//具体可以参考该博客 https://www.cnblogs.com/panyangjun/p/4421904.html
self.angle = 0;
self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(update)];
[self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];
}
update更新
CADisplayLink定时器的刷新的频率与屏幕刷新频率一致，每次刷新都需要计算旋转角度，并应用于立方体
#pragma mark - update
- (void)update {
//1.计算旋转度数
self.angle = (self.angle + 5) % 360;
//2.修改baseEffect.transform.modelviewMatrix
self.baseEffect.transform.modelviewMatrix = GLKMatrix4MakeRotation(GLKMathDegreesToRadians(self.angle), 0.3, 1, 0.7);
//3.重新渲染
[self.glkView display];
}
GLKViewDelegate代理
代理方法的主要目的是绘制视图的内容，并根据定时器的旋转变换，重新渲染视图,必须得实现
#pragma mark -- GLKViewDelegate
//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.开启深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
//2.清除颜色缓存区&深度缓存区
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
//3.准备绘制
[self.baseEffect prepareToDraw];
//4.绘图
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, kCoordCount);
}
完整的代码见github - 02-绘制立方体旋转
网友评论