IOS 中openGL使用教程2（openGL ES 入门篇 | 绘制一个多边形）

在上一篇我们学习了如何搭建IOS下openGL的开发环境，接下来我们来学习如何绘制一个多边形。

在2.0之前，es的渲染采用的是固定管线，何为固定管线，就是一套固定的模板流程，局部坐标变换 -> 世界坐标变换 ->观察坐标变换->背面消除->光照->裁剪->投影->视口计算->光栅化，程序员只需要调用固定的api修改一些配置参数就可以完成整个渲染流程了。而到了2.0，固定管线改成了可编程管线，我们对整个渲染流程可以再编程，没有固定的api给你调用，一切都依靠shader来完成。那么什么是shader呢：

Shader分为顶点着色器（Vertex Shader）和片段着色器（Fragment Shader）。其中Vertex Shader主要负责顶点的几何关系等的运算，Pixel Shader主要负责片源颜色等的计算。

 

我们使用的是openGLES2.0。因此必然会用到shader，shader使用OpenGL着色语言(GLSL―OpenGL Shading Language)编写，在这里就不仔细介绍。

 

 

首先，设置好缓存

　GLuint _renderBuffer;
　GLuint _frameBuffer;

  glGenRenderbuffers(1, &_renderBuffer);
  glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, _renderBuffer);
  [_eaglContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:  (id<EAGLDrawable>)self.layer];
    
  glGenFramebuffers(1, &_frameBuffer);
  glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, _frameBuffer);
  glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER,
                              GL_COLOR_ATTACHMENT0,
                              GL_RENDERBUFFER,
                              _renderBuffer);
    

在设置缓存之前，最好先清理一次，避免重复设置

if (_frameBuffer) {
        glDeleteFramebuffers(1, &_frameBuffer);
        _frameBuffer = 0;
    }
    
    if (_renderBuffer) {
        glDeleteRenderbuffers(1, &_renderBuffer);
        _renderBuffer = 0;
    }

设置好缓存之后开始编译着色器，基本上编译着色器的步骤都是固定，图像处理，滤镜实现基本都是通过着色器来完成。以下是编译着色器的代码。

GLuint _program;
GLunit _positionSlot;
_program = [MTShaderOperations compileShaders:@"Vertex"
                                   shaderFragment:@"Fragment"];
 glUseProgram(_program);
  _positionSlot = glGetAttribLocation(_program, "Position");

 glUseProgram(_program);

//绑定着色器中的参数

  _positionSlot = glGetAttribLocation(_program, "Position");

+ (GLuint)compileShaders:(NSString *)shaderVertex shaderFragment:(NSString *)shaderFragment {
    // 1 vertex和fragment两个shader都要编译
    GLuint vertexShader = [MTShaderOperations compileShader:shaderVertex withType:GL_VERTEX_SHADER];
    GLuint fragmentShader = [MTShaderOperations compileShader:shaderFragment withType:GL_FRAGMENT_SHADER];
    
    // 2 连接vertex和fragment shader成一个完整的program
    GLuint _glProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(_glProgram, vertexShader);
    glAttachShader(_glProgram, fragmentShader);
    
    // link program
    glLinkProgram(_glProgram);
    
    // 3 check link status
    GLint linkSuccess;
    glGetProgramiv(_glProgram, GL_LINK_STATUS, &linkSuccess);
    if (linkSuccess == GL_FALSE) {
        GLchar messages[256];
        glGetProgramInfoLog(_glProgram, sizeof(messages), 0, &messages[0]);
        NSString *messageString = [NSString stringWithUTF8String:messages];
        NSLog(@"%@", messageString);
        exit(1);
    }
    return _glProgram;
}

+ (GLuint)compileShader:(NSString*)shaderName withType:(GLenum)shaderType {
    // 1 查找shader文件
    NSString* shaderPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:shaderName ofType:@"glsl"];
    NSError* error;
    NSString* shaderString = [NSString stringWithContentsOfFile:shaderPath encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
    if (!shaderString) {
        NSLog(@"Error loading shader: %@", error.localizedDescription);
        exit(1);
    }
    
    // 2 创建一个代表shader的OpenGL对象, 指定vertex或fragment shader
    GLuint shaderHandle = glCreateShader(shaderType);
    
    // 3 获取shader的source
    const char* shaderStringUTF8 = [shaderString UTF8String];
    int shaderStringLength = (int)[shaderString length];
    glShaderSource(shaderHandle, 1, &shaderStringUTF8, &shaderStringLength);
    
    // 4 编译shader
    glCompileShader(shaderHandle);
    
    // 5 查询shader对象的信息
    GLint compileSuccess;
    glGetShaderiv(shaderHandle, GL_COMPILE_STATUS, &compileSuccess);
    if (compileSuccess == GL_FALSE) {
        GLchar messages[256];
        glGetShaderInfoLog(shaderHandle, sizeof(messages), 0, &messages[0]);
        NSString *messageString = [NSString stringWithUTF8String:messages];
        NSLog(@"%@", messageString);
        exit(1);
    }
    
    return shaderHandle;
}

当然，要编译着色器，首先我们要写好着色器代码。绘制多边形的着色器代码十分简单，如果有不懂得童鞋可以参考OpenGL着色语言(GLSL―OpenGL Shading Language)

新建一个empty文件，然后将后缀改成glsh就可以开始写着色器代码了。

Vertex Shader代码如下：

attribute vec4 Position;


void main(void)
{
    gl_Position = Position;
    
}

Fragment Shader代码如下

void main(void)
{
    
    gl_FragColor = vec4(0，1，1, 1.0);
}

编译好着色器之后，我们就可以开始绘制图形了，在这里要注意的是在openGLES中只能画三角形，所有的图形都是由三角形组成的。

还有，在定义顶点时要注意openGL中的坐标系不同于UIKit。

首先定义顶点数组

 const GLfloat vertices[] = {
        -1, -1, 0,   //左下
        1,  -1, 0,   //右下
        -1, 1,  0,   //左上
        1,  1,  0 }; //右上

绘制图形

//传入顶点参数 

glVertexAttribPointer(_positionSlot, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, vertices);

glEnableVertexAttribArray(_positionSlot);

//绘制多边形

 glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);

在上面我们画出了多边形，这个多边形是顶点数组按照顺序画出所有的三角形，在不少情况下，并不能符合我们的要求。我们可以试着将上面最后一句改成

glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 1, 4);

得到的图像如下

                      

由于openGL只能画三角形，因此在顶点数组中，顶点按照怎样的顺序链接十分重要。因此在openGLES中提供了另一个方法。

//定义索引数组
 const GLubyte indices[] = {
        0,1,2,
        1,2,3
    };

//根据索引数组的顺序画出多边形

 glDrawElements(GL_TRIANGLES, sizeof(indices)/sizeof(indices[0]), GL_UNSIGNED_BYTE, indices);

这样我们就画出了一个四边形，其他多边形也是一样的步骤。

下一篇章我们会讲如何传入一个纹理，敬请期待。