OpenGL ES -2.0 繪制地球,月球(公轉(zhuǎn),自轉(zhuǎn))

對(duì)最近一段時(shí)間學(xué)習(xí)OpenGL ES一個(gè)階段性的成果展示,對(duì)OpenGL ES從茫茫然,漫無(wú)目的的看資料到找到頭緒,也算經(jīng)歷了一段時(shí)間了,學(xué)習(xí)GL的API ,學(xué)習(xí)SL語(yǔ)言,看懂別人的Demo,知道GL的編程思想,到自己寫(xiě)出一些簡(jiǎn)單的效果.由于之前沒(méi)有接觸過(guò)這種底層圖形技術(shù),又重新復(fù)習(xí)了線(xiàn)性代數(shù),方便理解矩陣的變換.

這里不做基礎(chǔ)知識(shí)的講解,有很多大神的博客對(duì)此有精煉的講解,落影l(fā)oyinglin,OpenGL ES 2.0 筆記,在此分享的是沒(méi)有使用GLKit框架的情況下,繪制地球和月球的一次實(shí)踐.

Erath&Moon.PNG

GitHub(https://github.com/FengLeNever/FL-LearnOpenGL-ES---master)

1,啟用GL的流程

- (void)setupOpenGL
{
    //設(shè)置FBO
    [self setupFrameBuffer];
    //編譯Shader并Link program
    [self setupShader];
    //讀取 Uniform
    _samplerTexture = glGetUniformLocation(self.program, "samplerTexture");
    _modleViewMatrix = glGetUniformLocation(self.program, "modelViewMatrix");
    _projectionMatrix = glGetUniformLocation(self.program, "projectionMatrix");
    
    //加載兩個(gè)紋理
    _earthTexture = [self loadTextureWithImageName:@"Earth512x256.jpg"];
    _moonTexture = [self loadTextureWithImageName:@"Moon.jpg"];
    
    // 創(chuàng)建VBO,頂點(diǎn)buffer
    glGenBuffers(1, &_ballVBO);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _ballVBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(sphereVerts), sphereVerts, GL_STATIC_DRAW);
    
    // 紋理 buffer
    glGenBuffers(1, &_ballTextcoord);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _ballTextcoord);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(sphereTexCoords), sphereTexCoords, GL_STATIC_DRAW);
}

2,綁定Framebuffer

- (void)setupFrameBuffer
{
     //設(shè)置FBO,并給FBO綁定了colorRenderBuffer , depthRenderBuffer,如果不添加depthRenderBuffer深度緩沖區(qū),因?yàn)楫?huà)的是立體的東東 , 視圖顯示錯(cuò)誤
    glGenRenderbuffers(1, &_colorRenderBuffer);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, _colorRenderBuffer);
    // 為 color renderbuffer 分配存儲(chǔ)空間
    [self.mContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:self.mLayer];
    // 拿到寬和高
    glGetRenderbufferParameteriv(GL_RENDERBUFFER, GL_RENDERBUFFER_WIDTH, &_width);
    glGetRenderbufferParameteriv(GL_RENDERBUFFER, GL_RENDERBUFFER_HEIGHT, &_height);
    // depth renderbuffer 深度緩沖區(qū)
    glGenRenderbuffers(1, &_depthRenderBuffer);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, _depthRenderBuffer);
    glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH_COMPONENT16, _width, _height);
    // Framebuffers 幀緩沖區(qū)
    glGenFramebuffers(1, &_frameBufferHandle);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, _frameBufferHandle);
    // Framebuffers bind color renderbuffer and depth renderbuffer
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0,
                              GL_RENDERBUFFER, _colorRenderBuffer);
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT,
                              GL_RENDERBUFFER, _depthRenderBuffer);
    // 切換到color renderbuffer
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, _colorRenderBuffer);

    // Check FBO satus
    GLenum status = glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER);
    if (status != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE) {
        NSLog(@"Error: Frame buffer is not completed.");
        exit(1);
    }

3,渲染Render

- (void)render
{
    //計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)角度
    self.earthRotationAngleDegrees += 360.f / 60.f;
    self.moonRotationAngleDegrees += 360.f / 60.f / SceneDaysPerMoonOrbit;
    
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glClearColor(0.2, 0.3,0.4, 1.0);
    
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    
    CGFloat scale = [UIScreen mainScreen].scale;
    CGFloat x = self.frame.origin.x;
    CGFloat y = self.frame.origin.y;
    CGFloat w = self.frame.size.width;
    CGFloat h = self.frame.size.height;
    glViewport(x * scale, y * scale, w * scale, h * scale);
    
    glUseProgram(self.program);
    // ----------------------------- 繪制地球 -----------------------------//

    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, _earthTexture);
    glUniform1i(_samplerTexture, 0);
    
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _ballVBO);
    glEnableVertexAttribArray(ATTRIB_VERTEX);
    glVertexAttribPointer(ATTRIB_VERTEX, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(float) * 3 , 0);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _ballTextcoord);
    glEnableVertexAttribArray(ATTRIB_TEXCOORD);
    glVertexAttribPointer(ATTRIB_TEXCOORD, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE,sizeof(float) * 2, 0);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

    KSMatrix4 projectionMatrix;
    ksMatrixLoadIdentity(&projectionMatrix);
    //正交投影
//    ksOrtho(&projectionMatrix, -1.f * w / h, 1.f * w / h, -1.f, 1.f, 1.f, 10.f);
    //透視投影
    ksPerspective(&projectionMatrix, 60.f, w / h, 1.f, 10.f);
    glUniformMatrix4fv(_projectionMatrix, 1, GL_FALSE, &projectionMatrix.m[0][0]);
    
    KSMatrix4 earthMatrix = [self earthMartix];
    glUniformMatrix4fv(_modleViewMatrix, 1, GL_FALSE, &earthMatrix.m[0][0]);
    
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, sphereNumVerts);
    
    // ----------------------------- 繪制月球 -----------------------------//
    
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _ballVBO);
    glEnableVertexAttribArray(ATTRIB_VERTEX);
    glVertexAttribPointer(ATTRIB_VERTEX, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(float) * 3 , 0);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _ballTextcoord);
    glEnableVertexAttribArray(ATTRIB_TEXCOORD);
    glVertexAttribPointer(ATTRIB_TEXCOORD, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE,sizeof(float) * 2, 0);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, _moonTexture);
    
    KSMatrix4 moonMatrix = [self moonMartix];
    glUniformMatrix4fv(_modleViewMatrix, 1, GL_FALSE, &moonMatrix.m[0][0]);
    
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, sphereNumVerts);

    [self.mContext presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];
}

4,矩陣Matrix

- (KSMatrix4)earthMartix
{
    KSMatrix4 modelViewMatrix = [self getBaseModelViewMatrix];

    //傾斜
    KSMatrix4 rotateMatrix;
    ksMatrixLoadIdentity(&rotateMatrix);
    ksRotate(&rotateMatrix, -SceneEarthAxialTiltDeg, 1.f, 0.f, 0.f);
    ksMatrixMultiply(&modelViewMatrix, &rotateMatrix, &modelViewMatrix);
    // 自轉(zhuǎn)
    KSMatrix4 rotateMatrix2;
    ksMatrixLoadIdentity(&rotateMatrix2);
    ksRotate(&rotateMatrix2, self.earthRotationAngleDegrees, 0.f, 1.f, 0.f);
    ksMatrixMultiply(&modelViewMatrix, &rotateMatrix2, &modelViewMatrix);
    return modelViewMatrix;
}

- (KSMatrix4)moonMartix
{
    KSMatrix4 modelViewMatrix = [self getBaseModelViewMatrix];
    // 設(shè)置公轉(zhuǎn)
    KSMatrix4 rotateMarix1;
    ksMatrixLoadIdentity(&rotateMarix1);
    ksRotate(&rotateMarix1, self.moonRotationAngleDegrees, 0.0, 1.0, 0.0);
    ksMatrixMultiply(&modelViewMatrix, &rotateMarix1, &modelViewMatrix);
    // 平移
    KSMatrix4 totateMatrix2;
    ksMatrixLoadIdentity(&totateMatrix2);
    ksTranslate(&totateMatrix2, 0.0, 0.0, SceneMoonDistanceFromEarth);
    ksMatrixMultiply(&modelViewMatrix, &totateMatrix2, &modelViewMatrix);
    // 縮放
    KSMatrix4 scaleMatrix;
    ksMatrixLoadIdentity(&scaleMatrix);
    ksScale(&scaleMatrix, SceneMoonRadiusFractionOfEarth, SceneMoonRadiusFractionOfEarth, SceneMoonRadiusFractionOfEarth);
    ksMatrixMultiply(&modelViewMatrix, &scaleMatrix, &modelViewMatrix);
    // 自轉(zhuǎn)
    KSMatrix4 rotateMatrix;
    ksMatrixLoadIdentity(&rotateMatrix);
    ksRotate(&rotateMatrix, self.moonRotationAngleDegrees, 0.f, 1.f, 0.f);
    ksMatrixMultiply(&modelViewMatrix, &rotateMatrix, &modelViewMatrix);
    return modelViewMatrix;
}

- (KSMatrix4)getBaseModelViewMatrix
{
    KSMatrix4 modelViewMatrix;
    ksMatrixLoadIdentity(&modelViewMatrix);
    ksTranslate(&modelViewMatrix, 0.0, 0.0, -4.0);
    return modelViewMatrix;
}

總結(jié)
在這種學(xué)習(xí)新知識(shí)過(guò)程中,探索是痛苦的,收獲是喜人的.愿與諸君共勉.

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