iOS开发中OpenGL入门一之概念篇

前言

iOS实现图形编程可以使用几种API（UIKIT、Core Graphics、OpenGL ES及GLKit）。

这些api包含的绘制操作都在一个图形环境中进行绘制。一个图形环境包含绘制参数和所有的绘制需要的设备特定信息，包括屏幕图形环境、offscreen 位图环境和PDF图形环境，用来在屏幕表面、一个位图或一个pdf文件中进行图形和图像绘制。在屏幕图形环境中进行的绘制限定于在一个UIView类或其子类的实例中绘制，并直接在屏幕显示，在offscreen位图或PDF图形环境中进行的绘制不直接在屏幕上显示。这里就介绍主要的OpenGL ES；

1. OpenGL ES和GLKit

OpenGL ES是一套多功能开放标准的用于嵌入系统的C-based的图形库，用于2D和3D数据的可视化。OpenGL被设计用来转换一组图形调用功能到底层图形硬件（GPU），由GPU执行图形命令，用来实现复杂的图形操作和运算，从而能够高性能、高帧率利用GPU提供的2D和3D绘制能力。

OpenGL ES规范本身不定义绘制表面和绘制窗口，因此ios为了使用它必须提供和创建一个OpenGLES 的呈现环境，创建和配置存储绘制命令结果的framebuffer 及创建和配置一个或多个呈现目标。

在 iOS中使用EAGL提供的EAGLContext类 来实现和提供一个呈现环境，用来保持OpenGLES使用到的硬件状态。  EAGL是一个Objective-C API，提供使OpenGL ES与Core Animation和UIKIT集成的接口。

在调用任何OpenGLES 功能之前必须首先初始化一个EAGLContext 对象。

每一个iOS应用的每一个线程都有一个当前context，在调用OpenGLES函数时，使用或改变此context中的状态。

EAGLContext 的类方法setCurrentContext:用来设置当前线程的当前context。EAGLContext 的类方法currentContext 返回当前线程的当前context。在切换相同线程的两个上下文之前，必须调用glFlush函数来确保先前已提交的命令被提交到图形硬件中。

可以采用不同的方式使用OpenGL ES以便呈现OpenGL ES内容到不同的目标：GLKit和CAEAGLLayer。

为了创建全屏幕的视图或使OpenGL ES内容与UIKit视图集成，可以使用GLKit。在使用GLKit时，GLKit提供的类GLKView类本身实现呈现目标及创建和维护一个framebuffer。

为了使OpenGL ES内容作为一个Core Animation层的部分内容时，可以使用CAEAGLLayer 作为呈现目标，并需要另外创建framebuffer以及自己实现和控制整个绘制流程。

GLKit是一组Objective-C 类，为使用OpenGL ES 提供一个面向对象接口，用来简化OpenGL ES应用的开发。GLKit支持四个3D应用开发的关键领域：

1） GLKView 和GLKViewController类提供一个标准的OpenGLES视图和相关联的呈现循环。GLKView可以作为OpenGLES内容的呈现目标，GLKViewController提供内容呈现的控制和动画。视图管理和维护一个framebuffer，应用只需在framebuffer进行绘画即可。

2）GLKTextureLoader 为应用提供从iOS支持的各种图像格式的源自动加载纹理图像到OpenGLES 图像环境的方式，并能够进行适当的转换，并支持同步和异步加载方式。

3）数学运算库，提供向量、矩阵、四元数的实现和矩阵堆栈操作等OpenGL ES 1.1功能。

4）Effect效果类提供标准的公共着色效果的实现。能够配置效果和相关的顶点数据，然后创建和加载适当的着色器。GLKit 包括三个可配置着色效果类：GLKBaseEffect实现OpenGL ES 1.1规范中的关键的灯光和材料模式, GLKSkyboxEffect提供一个skybox效果的实现, GLKReflectionMapEffect 在GLKBaseEffect基础上包括反射映射支持。

使用GLKView和OpenGLES进行绘制过程：

1）创建一个GLKView 对象

GLKView 对象可以编程或使用Interface Builder来创建和配置。

在采用编程方式时，首先创建一个context然后调用initWithFrame:context:方法。

使用Interface Builder方式时，在从storyboard加载一个GLKView后，创建一个context和设置它作为视图的context属性.

在iOS中GLKit的使用需要创建OpenGL ES 2.0以上的图形环境context。

GLKit视图自动创建和配置它所有的OpenGLES framebuffer对象和renderbuffers，可以通过修改视图的drawable属性来控制这些对象的属性。

2）绘制OpenGL内容（发布绘制命令）

使用GLKit视图绘制OpenGL内容需要三个子步骤：准备OpenGLES基础；发布绘制命令；呈现显示内容到Core Animation。       GLKit类本身已经实现了第一个和第三个步骤，用户只需实现第二个步骤，在视图的方法drawRect或视图的代理对象的glkView:drawInRect:中调用适当的OpenGLES绘制命令进行内容绘制。

GLKViewController类维护一个animation 呈现循环（包含两个方法update和display），用来实现连续的动画复杂的场景。

animation 呈现循环的交替速率由GLKViewController的属性framesPerSecond 指示，并使用preferredFramesPerSecond 属性来修改它。

摘自：http://www.cocoachina.com/ios/20141104/10124.html