OpenGL ES 分屏濾鏡

在viewController中準備我們需要的步驟
1.設置上下文
2.創(chuàng)建圖層
3.設置頂點數據
4.加載紋理
5.打開變換管道

- (void)filterInit {

    //1\. 初始化上下文并設置為當前上下文
    self.context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES2];
    [EAGLContext setCurrentContext:self.context];

    //2.開辟頂點數組內存空間
    self.vertices = malloc(sizeof(SenceVertex) * 4);

    //3.初始化頂點(0,1,2,3)的頂點坐標以及紋理坐標
    self.vertices[0] = (SenceVertex){{-1, 1, 0}, {0, 1}};
    self.vertices[1] = (SenceVertex){{-1, -1, 0}, {0, 0}};
    self.vertices[2] = (SenceVertex){{1, 1, 0}, {1, 1}};
    self.vertices[3] = (SenceVertex){{1, -1, 0}, {1, 0}};

    //4.創(chuàng)建圖層(CAEAGLLayer)
    CAEAGLLayer *layer = [[CAEAGLLayer alloc] init];
    //設置圖層frame
    layer.frame = CGRectMake(0, 100, self.view.frame.size.width, self.view.frame.size.width);
    //設置圖層的scale
    layer.contentsScale = [[UIScreen mainScreen] scale];
    //給View添加layer
    [self.view.layer addSublayer:layer];

    //5.綁定渲染緩存區(qū)
    [self bindRenderLayer:layer];

    //6.獲取處理的圖片路徑
    NSString *imagePath = [[[NSBundle mainBundle] resourcePath] stringByAppendingPathComponent:@"kunkun.jpg"];
    //讀取圖片
    UIImage *image = [UIImage imageWithContentsOfFile:imagePath];
    //將JPG圖片轉換成紋理圖片
    GLuint textureID = [self createTextureWithImage:image];
    //設置紋理ID
    self.textureID = textureID;  // 將紋理 ID 保存歹撒，方便后面切換濾鏡的時候重用

    //7.設置視口
    glViewport(0, 0, self.drawableWidth, self.drawableHeight);

    //8.設置頂點緩存區(qū)
    GLuint vertexBuffer;
    glGenBuffers(1, &vertexBuffer);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
    GLsizeiptr bufferSizeBytes = sizeof(SenceVertex) * 4;
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, bufferSizeBytes, self.vertices, GL_STATIC_DRAW);

    //9.設置默認著色器
    [self setupNormalShaderProgram]; // 一開始選用默認的著色器

    //10.將頂點緩存保存剔蹋，退出時才釋放
    self.vertexBuffer = vertexBuffer;
}

綁定渲染緩存區(qū)和幀緩存區(qū)

- (void)bindRenderLayer:(CALayer <EAGLDrawable> *)layer {

    //1.渲染緩存區(qū),幀緩存區(qū)對象
    GLuint renderBuffer;
    GLuint frameBuffer;

    //2.獲取幀渲染緩存區(qū)名稱,綁定渲染緩存區(qū)以及將渲染緩存區(qū)與layer建立連接
    glGenRenderbuffers(1, &renderBuffer);
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, renderBuffer);
    [self.context renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:layer];

    //3.獲取幀緩存區(qū)名稱,綁定幀緩存區(qū)以及將渲染緩存區(qū)附著到幀緩存區(qū)上
    glGenFramebuffers(1, &frameBuffer);
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, frameBuffer);
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER,
                              GL_COLOR_ATTACHMENT0,
                              GL_RENDERBUFFER,
                              renderBuffer);
}

紋理加載

- (GLuint)createTextureWithImage:(UIImage *)image {

    //1、將 UIImage 轉換為 CGImageRef
    CGImageRef cgImageRef = [image CGImage];
    //判斷圖片是否獲取成功
    if (!cgImageRef) {
        NSLog(@"Failed to load image");
        exit(1);
    }
    //2、讀取圖片的大小漓骚，寬和高
    GLuint width = (GLuint)CGImageGetWidth(cgImageRef);
    GLuint height = (GLuint)CGImageGetHeight(cgImageRef);
    //獲取圖片的rect
    CGRect rect = CGRectMake(0, 0, width, height);

    //獲取圖片的顏色空間
    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
    //3.獲取圖片字節(jié)數 寬*高*4（RGBA）
    void *imageData = malloc(width * height * 4);
    //4.創(chuàng)建上下文
    /*
     參數1：data,指向要渲染的繪制圖像的內存地址
     參數2：width,bitmap的寬度域庇，單位為像素
     參數3：height,bitmap的高度，單位為像素
     參數4：bitPerComponent,內存中像素的每個組件的位數转晰，比如32位RGBA龟糕，就設置為8
     參數5：bytesPerRow,bitmap的沒一行的內存所占的比特數
     參數6：colorSpace,bitmap上使用的顏色空間  kCGImageAlphaPremultipliedLast：RGBA
     */
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(imageData, width, height, 8, width * 4, colorSpace, kCGImageAlphaPremultipliedLast | kCGBitmapByteOrder32Big);

    //將圖片翻轉過來(圖片默認是倒置的)
    CGContextTranslateCTM(context, 0, height);
    CGContextScaleCTM(context, 1.0f, -1.0f);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    CGContextClearRect(context, rect);

    //對圖片進行重新繪制桐磁，得到一張新的解壓縮后的位圖
    CGContextDrawImage(context, rect, cgImageRef);

    //設置圖片紋理屬性
    //5\. 獲取紋理ID
    GLuint textureID;
    glGenTextures(1, &textureID);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);

    //6.載入紋理2D數據
    /*
     參數1：紋理模式，GL_TEXTURE_1D讲岁、GL_TEXTURE_2D我擂、GL_TEXTURE_3D
     參數2：加載的層次，一般設置為0
     參數3：紋理的顏色值GL_RGBA
     參數4：寬
     參數5：高
     參數6：border缓艳，邊界寬度
     參數7：format
     參數8：type
     參數9：紋理數據
     */
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, imageData);

    //7.設置紋理屬性
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

    //8.綁定紋理
    /*
     參數1：紋理維度
     參數2：紋理ID,因為只有一個紋理校摩，給0就可以了。
     */
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);

    //9.釋放context,imageData
    CGContextRelease(context);
    free(imageData);

    //10.返回紋理ID
    return textureID;
}

初始化著色器

- (void)setupShaderProgramWithName:(NSString *)name {
    //1\. 獲取著色器program
    GLuint program = [self programWithShaderName:name];

    //2\. use Program
    glUseProgram(program);

    //3\. 獲取Position,Texture,TextureCoords 的索引位置
    GLuint positionSlot = glGetAttribLocation(program, "Position");
    GLuint textureSlot = glGetUniformLocation(program, "Texture");
    GLuint textureCoordsSlot = glGetAttribLocation(program, "TextureCoords");

    //4.激活紋理,綁定紋理ID
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, self.textureID);

    //5.紋理sample
    glUniform1i(textureSlot, 0);

    //6.打開positionSlot 屬性并且傳遞數據到positionSlot中(頂點坐標)
    glEnableVertexAttribArray(positionSlot);
    glVertexAttribPointer(positionSlot, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(SenceVertex), NULL + offsetof(SenceVertex, positionCoord));

    //7.打開textureCoordsSlot 屬性并傳遞數據到textureCoordsSlot(紋理坐標)
    glEnableVertexAttribArray(textureCoordsSlot);
    glVertexAttribPointer(textureCoordsSlot, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(SenceVertex), NULL + offsetof(SenceVertex, textureCoord));

    //8.保存program,界面銷毀則釋放
    self.program = program;
}

這里我們需要加載自定義著色器阶淘，并且進行編譯鏈接獲取program這個id衙吩。

void glGetShaderiv（GLuint shader,GLenum pname,GLint *params）;
參數
shader
指定要查詢的著色器對象，直接放入需要檢查的著色器即可溪窒。
pname
指定著色器對象的參數坤塞。 可接受的符號名稱為

GL_SHADER_TYPE	用來判斷并返回著色器類型
GL_DELETE_STATUS	判斷著色器是否被刪除
GL_COMPILE_STATUS	用于檢測編譯是否成功
GL_INFO_LOG_LENGTH	用于返回著色器的信息日志的長度
GL_SHADER_SOURCE_LENGTH	返回著色器源碼長度队寇，不存在則返回0

#pragma mark -shader compile and link
//link Program
- (GLuint)programWithShaderName:(NSString *)shaderName {
    //1\. 編譯頂點著色器/片元著色器
    GLuint vertexShader = [self compileShaderWithName:shaderName type:GL_VERTEX_SHADER];
    GLuint fragmentShader = [self compileShaderWithName:shaderName type:GL_FRAGMENT_SHADER];

    //2\. 將頂點/片元附著到program
    GLuint program = glCreateProgram();
    glAttachShader(program, vertexShader);
    glAttachShader(program, fragmentShader);

    //3.linkProgram
    glLinkProgram(program);

    //4.檢查是否link成功
    GLint linkSuccess;
    glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &linkSuccess);
    if (linkSuccess == GL_FALSE) {
        GLchar messages[256];
        glGetProgramInfoLog(program, sizeof(messages), 0, &messages[0]);
        NSString *messageString = [NSString stringWithUTF8String:messages];
        NSAssert(NO, @"program鏈接失斏：%@", messageString);
        exit(1);
    }
    //5.返回program
    return program;
}

//編譯shader代碼
- (GLuint)compileShaderWithName:(NSString *)name type:(GLenum)shaderType {

    //1.獲取shader 路徑
    NSString *shaderPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:name ofType:shaderType == GL_VERTEX_SHADER ? @"vsh" : @"fsh"];
    NSError *error;
    NSString *shaderString = [NSString stringWithContentsOfFile:shaderPath encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
    if (!shaderString) {
        NSAssert(NO, @"讀取shader失敗");
        exit(1);
    }

    //2\. 創(chuàng)建shader->根據shaderType
    GLuint shader = glCreateShader(shaderType);

    //3.獲取shader source
    const char *shaderStringUTF8 = [shaderString UTF8String];
    int shaderStringLength = (int)[shaderString length];
    glShaderSource(shader, 1, &shaderStringUTF8, &shaderStringLength);

    //4.編譯shader
    glCompileShader(shader);

    //5.查看編譯是否成功
    GLint compileSuccess;
    glGetShaderiv(shader, GL_COMPILE_STATUS, &compileSuccess);
    if (compileSuccess == GL_FALSE) {
        GLchar messages[256];
        glGetShaderInfoLog(shader, sizeof(messages), 0, &messages[0]);
        NSString *messageString = [NSString stringWithUTF8String:messages];
        NSAssert(NO, @"shader編譯失敺鹬隆：%@", messageString);
        exit(1);
    }
    //6.返回shader
    return shader;
}

濾鏡點擊的代理方法讶凉，每次點擊之后，界面重新渲染

#pragma mark - FilterBarDelegate
- (void)filterBar:(FilterBar *)filterBar didScrollToIndex:(NSUInteger)index {
    //1\. 選擇默認shader
    if (index == 0) {
        [self setupNormalShaderProgram];
    }else if(index == 1)
    {
        [self setupSplitScreen_2ShaderProgram];
    }else if(index == 2)
    {
        [self setupSplitScreen_3ShaderProgram];
    }else if(index == 3)
    {
        [self setupSplitScreen_4ShaderProgram];
    }else if(index == 4)
    {
        [self setupSplitScreen_6ShaderProgram];
    }else if(index == 5)
    {
        [self setupSplitScreen_9ShaderProgram];
    }
    // 重新開始濾鏡動畫'.
    [self startFilerAnimation];
}

// 開始一個濾鏡動畫
- (void)startFilerAnimation {
    //1.判斷displayLink 是否為空
    //CADisplayLink 定時器
    if (self.displayLink) {
        [self.displayLink invalidate];
        self.displayLink = nil;
    }
    //2\. 設置displayLink 的方法
    self.startTimeInterval = 0;
    self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(timeAction)];

    //3.將displayLink 添加到runloop 運行循環(huán)
    [self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop]
                           forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

//2\. 動畫
- (void)timeAction {
    //DisplayLink 的當前時間撮
    if (self.startTimeInterval == 0) {
        self.startTimeInterval = self.displayLink.timestamp;
    }
    //使用program
    glUseProgram(self.program);
    //綁定buffer
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, self.vertexBuffer);

    // 傳入時間
    CGFloat currentTime = self.displayLink.timestamp - self.startTimeInterval;
    GLuint time = glGetUniformLocation(self.program, "Time");
    glUniform1f(time, currentTime);

    // 清除畫布
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glClearColor(1, 1, 1, 1);

    // 重繪
    glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);
    //渲染到屏幕上
    [self.context presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];
}

最后瘫辩，當頁面消失的時候需要釋放并移除

//釋放
- (void)dealloc {
    //1.上下文釋放
    if ([EAGLContext currentContext] == self.context) {
        [EAGLContext setCurrentContext:nil];
    }
    //頂點緩存區(qū)釋放
    if (_vertexBuffer) {
        glDeleteBuffers(1, &_vertexBuffer);
        _vertexBuffer = 0;
    }
    //頂點數組釋放
    if (_vertices) {
        free(_vertices);
        _vertices = nil;
    }
}

- (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
    [super viewWillDisappear:animated];

    // 移除 displayLink
    if (self.displayLink) {
        [self.displayLink invalidate];
        self.displayLink = nil;
    }
}

分屏計算

首先我們需要了解一下在vsh和fsh文件中是如何編寫的伏嗜，實現了分屏效果。其實我們的頂點著色器是不需要修改伐厌，主要修改的是紋理著色器承绸。

頂點著色器

attribute vec4 Position;
attribute vec2 TextureCoords;
varying vec2 TextureCoordsVarying;

void main (void) {
    gl_Position = Position;
    TextureCoordsVarying = TextureCoords;
}

紋理著色器

這里每一種分屏類型對應一個文件，這只是匯總它實現效果的算法挣轨。

//一張圖片
precision highp float;
uniform sampler2D Texture;
varying vec2 TextureCoordsVarying;
//一張圖片
void main (void) {
    vec4 mask = texture2D(Texture, TextureCoordsVarying);
    gl_FragColor = vec4(mask.rgb, 1.0);
}

二分屏

    所謂二分屏军熏，就是當顯示一張圖片的時候，截取紋理Y坐標下0.25-0.75的位置卷扮，為什么是0.25至0.75了荡澎，因為在我們拍攝的過程，大多圖片的核心內容顯示在這個區(qū)域晤锹。我們知道紋理的坐標范圍是（0摩幔，1）

//兩張圖片
void main() {
    vec2 uv = TextureCoordsVarying.xy;
    float y;
    if (uv.y >= 0.0 && uv.y <= 0.5) {
        y = uv.y + 0.25;
    } else {
        y = uv.y - 0.25;
    }
    gl_FragColor = texture2D(Texture, vec2(uv.x, y));
}

三分屏

三分屏和二分屏的原理一樣，判斷的位置變成了1/3處:

//三張
void main() {
    vec2 uv = TextureCoordsVarying.xy;
    if (uv.y < 1.0/3.0) {
        uv.y = uv.y + 1.0/3.0;
    } else if (uv.y > 2.0/3.0){
        uv.y = uv.y - 1.0/3.0;
    }
    gl_FragColor = texture2D(Texture, uv);
}

四分屏

四分屏特點:原樣顯示圖片的大小鞭铆，不放大縮小或衡，從代碼中我們可以看出，當紋理坐標（x车遂，y）在0-0.5的時候封断，我們讓其乘以2，為什么舶担？原來紋理坐標在0到0.5的時候坡疼，獲取紋理的時候，只能對應紋理0到0.5衣陶，使其乘以2回梧，原本0到0.5的范圍就變成了0到1，當紋理坐標（x祖搓，y）大于0.5的時候，先減去0.5湖苞，再乘以2拯欧，也使其0.5到1的范圍先變成0到0.5，最后變成0到1财骨，這樣镐作，當獲取紋理的時候藏姐，無論從0到0.5的范圍，還是0.5到1的范圍该贾，都是變成獲雀嵫睢（0，1）整張圖片杨蛋。究其根本原因就是改變紋理坐標獲取的紋理位置兜材。

//四張
void main() {
    vec2 uv = TextureCoordsVarying.xy;
    if(uv.x <= 0.5){
        uv.x = uv.x * 2.0;
    }else{
        uv.x = (uv.x - 0.5) * 2.0;
    }

    if (uv.y<= 0.5) {
        uv.y = uv.y * 2.0;
    }else{
        uv.y = (uv.y - 0.5) * 2.0;
    }

    gl_FragColor = texture2D(Texture, uv);
}

六分屏

你看懂了2/3/4分屏原理，6和9分屏原理就很簡單了逞力，6分屏實現原理就是同時改變紋理坐標的值曙寡，x坐標取三分之一處，Y坐標取0.5之處寇荧，主要是看你的圖拍你的樣子举庶，原理示意圖參照2/3/4分屏

//六張
void main() {
    vec2 uv = TextureCoordsVarying.xy;

    if(uv.x <= 1.0 / 3.0){
        uv.x = uv.x + 1.0/3.0;
    }else if(uv.x >= 2.0/3.0){
        uv.x = uv.x - 1.0/3.0;
    }

    if(uv.y <= 0.5){
        uv.y = uv.y + 0.25;
    }else {
        uv.y = uv.y - 0.25;
    }

    gl_FragColor = texture2D(Texture, uv);
}

九分屏

九分屏原理和四分屏原理一樣，只是x揩抡，y分屏的地方選擇的是1/3户侥，2/3處，相關流程示意圖峦嗤，請參照4分屏示意圖

//九張
void main() {
    vec2 uv = TextureCoordsVarying.xy;
    if (uv.x < 1.0 / 3.0) {
        uv.x = uv.x * 3.0;
    } else if (uv.x < 2.0 / 3.0) {
        uv.x = (uv.x - 1.0 / 3.0) * 3.0;
    } else {
        uv.x = (uv.x - 2.0 / 3.0) * 3.0;
    }
    if (uv.y <= 1.0 / 3.0) {
        uv.y = uv.y * 3.0;
    } else if (uv.y < 2.0 / 3.0) {
        uv.y = (uv.y - 1.0 / 3.0) * 3.0;
    } else {
        uv.y = (uv.y - 2.0 / 3.0) * 3.0;
    }
    gl_FragColor = texture2D(Texture, uv);
}