iOS之OpenGL ES【1】：基本认识和理解

一、什么是 OpenGL ES？

iOS上绘制图形的方式很多，UIKit，CoreGraphics，SpriteKit，OpenGL ES，Metal等。OpenGL ES是一套非常底层但使用非常广泛的C语言API，专为移动设备定制，可在不同的手机系统或浏览器上使用，渲染效果很好。

二、iOS的OpenGL ES的使用：

新建一个工程之后，在系统库中需要添加导入OpenGLES.framework和QuartzCore.framework两个库；
新建一个单独实现OpenGL ES的类，命名为OpenGLView，并引入

#import "OpenGLView.h"
#import <QuartzCore/QuartzCore.h>
#import <OpenGLES/ES2/gl.h>
#import <OpenGLES/ES2/glext.h>

在OpenGLView的.m的延展中声明如下实例变量：

@interface OpenGLView () {
    CAEAGLLayer *eaglLayer; //OpenGL context,管理使用openGLES进行绘制的状态,命令及资源
    EAGLContext *eaglContext;
    GLuint      colorRenderBuffer;//渲染缓冲区
    GLuint      frameBuffer;//帧缓冲区
}

继续在.m中实现layerClass方法：

 + (Class)layerClass {
    //为了让 UIView 显示 openGL 内容，必须将默认的layer类型修改为CAEAGLLayer类型
    return [CAEAGLLayer class];
}

CAEAGLLayer的配置：默认的 CALayer 是透明的，需要将它设置为 opaque == YES 才能看到在它上面描绘的东西。为此，使用匿名 category 技巧，在 OpenGLView.m的开头(在@interface OpenGLView 的上面)添加匿名 category，并声明私有函数 setupLayer并在implementation中实现：

 + (void)setupLayer {
    eaglLayer = (CAEAGLLayer *)self.layer;
    eaglLayer.opaque = YES;
    // 描绘属性：这里不维持渲染内容
    // kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking:若为YES，则使用glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA)计算得到的最终结果颜色的透明度会考虑目标颜色的透明度值。
    // 若为NO，则不考虑目标颜色的透明度值，将其当做1来处理。
    // 使用场景：目标颜色为非透明，源颜色有透明度，若设为YES，则使用glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA)得到的结果颜色会有一定的透明度（与实际不符）。若未NO则不会（符合实际）。
    eaglLayer.drawableProperties = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:[NSNumber numberWithBool:NO],kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking,kEAGLColorFormatRGBA8,kEAGLDrawablePropertyColorFormat, nil];
}

EAGLContext渲染上下文：

 - (void)setupContext {
    eaglContext = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES2];
    if (!eaglContext) {
        exit(1);
    }

    if (![EAGLContext setCurrentContext:eaglContext]) {
        exit(1);
    }
}

创建RenderBuffer：用于存储渲染的内容（OpenGL ES 总共有三大不同用途的color buffer，depth buffer 和 stencil buffer，这里创建私有方法setupRenderBuffer来生成 color buffer；

 - (void)setupRenderBuffer {
    if (colorRenderBuffer) {
        glDeleteBuffers(1, &colorRenderBuffer);
        frameBuffer = 0;
    }
    // 生成一个renderBuffer，id是colorRenderBuffer
    glGenBuffers(1, &colorRenderBuffer);
    // 设置为当前renderBuffer，则后面引用GL_RENDERBUFFER，即指的是colorRenderBuffer
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, colorRenderBuffer);
    // 为colorRenderBuffer分配存储空间
    [eaglContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:eaglLayer];
}

FrameBuffer：renderBuffer对象本身不能直接使用，不能挂载到GPU上直接输出内容，要使用frameBuffer（OpenGlES的FrameBuffer包含：renderBuffer，depthBuffer，stencilBuffer和accumulationBuffer）；

- (void)setupFrameBuffer {
    if (frameBuffer) {
        glGenBuffers(1, &frameBuffer);
        frameBuffer = 0;
    }
    // FBO用于管理colorRenderBuffer，离屏渲染
    glGenFramebuffers(1, &frameBuffer);
    // 设置为当前frameBuffer
    glBindRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, frameBuffer);
    // 将colorRenderBuffer装配到GL_COLOR_ATTACHMENT0这个装配点上
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, colorRenderBuffer);
}

当 UIView 在进行布局变化之后，由于 layer 的宽高变化，导致原来创建的 renderbuffer不再相符，需要销毁既有的 renderbuffer 和 framebuffer；

 - (void)destoryRenderAndFrameBuffer {
    glDeleteFramebuffers(1, &frameBuffer);
    frameBuffer = 0;
    glDeleteRenderbuffers(1, &colorRenderBuffer);
    colorRenderBuffer = 0;
}

声明一个render方法进行真实描绘：

 - (void)render {
    // 设置清屏颜色
    glClearColor(0, 1.0, 0, 1.0);
    // 用来指定要用清屏颜色来清除由mask指定的buffer，此处是color buffer
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    [eaglContext presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];
}

最后在实现layoutSubviews方法：

- (void)layoutSubviews {
    [self setupLayer];
    [self setupContext];
    [self destoryRenderAndFrameBuffer];
    [self setupRenderBuffer];
    [self setupFrameBuffer];
    [self render];
}

完成了OpenGLView的基本构造之后，利用OpenGLView在界面上进行渲染：在ViewController中导入#import “OpenGLView.h”，并声明一个OpenGLView的实例属性，在viewDidLoad中调用即可：

    self.glView = [[OpenGLView alloc] init];
    self.glView.frame = self.view.frame;
    [self.view addSubview:self.glView];
    self.view.backgroundColor = [UIColor redColor];

iOS之OpenGL ES【1】：基本认识和理解

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