學習這篇:
文章的大前提是,你得有《OpenGL ES 2.0 (iOS): 一步從一個小三角開始》的基礎知識。
本文核心目的就是熟練圖形的分析與繪制
零、目标+準備
- 目标
Geometries
- 準備
- 觀察所有圖形,發現它們都是點與點之間的連線(直線或曲線),組成一個幾何形狀( _ 好像有點廢話);
- 除了點線的問題外,還可以知道幾何形狀,有交疊、閉環、開環三種情況;
- 除此之外,還有填充色有無的問題;
- A、根據 OpenGL ES 的特點,歸納總結:
- a. 要繪制這些圖形,需要控制頂點的數量
- b. 控制頂點與頂點之間的連接配接情況,Strip 或 Loop(Fan) 或 沒關系
- c. 控制圖形的填充色,即 Fragment Shader 與 Vertex Shader 之間的顔色傳遞問題;
- B、OpenGL ES 下控制資料源與繪制方式的函數有那些?(VBO模式)
- a. 綁定 VBO 資料 glBufferData
- b. 繪制資料 glDrawArrays/glDrawElements
- c. 繪制模式有:
- GL_POINTS (點)
- GL_LINES/GL_LINE_STRIP/GL_LINE_LOOP (線)
- GL_TRIANGLES/GL_TRIANGLE_STRIP/GL_TRIANGLE_FAN (面)
是以本文就是根據圖形的形态,選擇适當的繪制方式,去繪制圖形;核心目的就是熟練圖形的分析與繪制;
因為是練習圖元,是以學習的重點在,資料綁定和圖形繪制這一塊;
一、圖元繪制之線
Lines,多條線的意思;
Line Strip , 指首尾相接的線段,第一條線和最後一條線沒有連接配接在一起;
Line Loops, 指首尾相接的線段,第一條線和最後一條線連接配接在一起,即閉合的曲線;
模式 | 線與點的數量關系 |
---|---|
GL_LINES | nPoints = 2 * mLines |
GL_LINE_STRIP | nPoints = mLines + 1 |
GL_LINE_LOOP | nPoints = mLines |
ep: 上圖中的圖形
模式 | 線與點的數量關系 |
---|---|
GL_LINES | v0~v5( 6 ) = 2 * 3 |
GL_LINE_STRIP | v0~v3( 4 ) = 3 + 1 |
GL_LINE_LOOP | v0~v4( 5 ) = 5 |
0.工程目錄
完整的線元工程在,這一章的結尾;
工程目錄
圖中紅色箭頭所指的就是要修改的類,其中 VFVertexDatasManager 類是核心,它是負責整個工程的資料綁定和圖形繪制的;
藍色框所指的都是工程中的靜态頂點資料(當然你也可以動态生成并進行綁定繪制);
1. 繪制單一、交叉的線
LINES
- 圖形分析
- 首先它們都是線,是以選擇的是 線模式;
- 左側就是一條線 -> GL_LINES,有兩個頂點坐标,而且坐标是左底右高
- 右側是兩條交叉線 -> GL_LINES,有四個頂點坐标
nPoints = 2 * mLines
- 開始寫代碼
- 資料源準備
// 位于 VFBaseGeometricVertexData.h
// 單線段
static const VFVertex singleLineVertices[] = {
{ 0.5f, 0.5f, 0.0f},
{-0.5f, -0.5f, 0.0f},
};
// 交叉線
static const VFVertex crossLinesVertices[] = {
// Line one
{ 0.5f, 0.5f, 0.0f},
{-0.5f, -0.5f, 0.0f},
// Line Two
{-0.53f, 0.48f, 0.0f},
{ 0.55f, -0.4f, 0.0f},
};
複制
- 修改資料綁定方法
/**
* 裝載資料
*/
- (void)attachVertexDatas {
self.currentVBOIdentifier = [self createVBO];
self.drawInfo = [self drawInfoMaker];
if (self.drawInfo.elementDataPtr) {
self.currentElementVBOIdentifier = [self createVBO];
[self bindVertexDatasWithVertexBufferID:self.currentElementVBOIdentifier
bufferType:GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER
verticesSize:self.drawInfo.elementDataSize
datasPtr:self.drawInfo.elementDataPtr];
}
[self bindVertexDatasWithVertexBufferID:self.currentVBOIdentifier
bufferType:GL_ARRAY_BUFFER
verticesSize:self.drawInfo.dataSize
datasPtr:self.drawInfo.dataPtr]; // CPU 記憶體首位址
[self attachVertexArrays];
}
複制
關鍵的方法是
- (void)bindVertexDatasWithVertexBufferID: bufferType: verticesSize: datasPtr:
,如下:
/**
* 使用頂點緩存對象
*
* @param vertexBufferID 頂點緩存對象辨別
*/
- (void)bindVertexDatasWithVertexBufferID:(GLuint)vertexBufferID
bufferType:(GLenum)bufferType
verticesSize:(GLsizeiptr)size
datasPtr:(const GLvoid*)dataPtr {
glBindBuffer(bufferType, vertexBufferID);
// 建立 資源 ( context )
glBufferData(bufferType, // 緩存塊 類型
size, // 建立的 緩存塊 尺寸
dataPtr, // 要綁定的頂點資料
GL_STATIC_DRAW); // 緩存塊 用途
}
複制
還有
- (VFLineDrawInfo)drawLineInfoMaker
方法,生成相應圖形的資料源資訊,如下:
// 位于 VFVertexDatasManager 類的
// - (VFLineDrawInfo)drawLineInfoMaker; 方法中
case VFDrawGeometryType_SingleLine: {
dataSize = sizeof(singleLineVertices);
dataPtr = singleLineVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(singleLineVertices) /
sizeof(singleLineVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLines;
break;
}
case VFDrawGeometryType_CrossLines: {
dataSize = sizeof(crossLinesVertices);
dataPtr = crossLinesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(crossLinesVertices) /
sizeof(crossLinesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLines;
break;
}
複制
其中
@property (assign, nonatomic) VFDrawInfo drawInfo;
是定義的資料源資訊結構體,具體資訊如下:
// 位于 VFVertexDatasManager 類中
typedef struct {
// 資料所占的記憶體大小
GLsizeiptr dataSize;
// 資料的記憶體首位址
const GLvoid *dataPtr;
// 需要繪制的點數量
GLsizei verticesIndicesCount;
// 圖元的繪制類型
VFPrimitiveMode primitiveMode;
// 下标資料所占的記憶體大小
GLsizeiptr elementDataSize;
// 下标記憶體首位址
const GLvoid *elementDataPtr;
// 下标個數
GLsizei elementIndicesCount;
} VFDrawInfo;
複制
- 修改繪制方法,直接擷取資訊即可
// 位于 VFVertexDatasManager 類中
#define GPUVBOMemoryPtr (0)
/**
* 繪制圖形
*/
- (void)draw {
glLineWidth(DEFAULT_LINE_WITH);
if (self.drawInfo.elementIndicesCount) {
glDrawElements(self.drawInfo.primitiveMode,
self.drawInfo.elementIndicesCount,
GL_UNSIGNED_BYTE,
GPUVBOMemoryPtr); // GPU 記憶體中的首位址
return;
}
glDrawArrays(self.drawInfo.primitiveMode,
StartIndex, // 就是 0
self.drawInfo.verticesIndicesCount);
}
複制
其中
glLineWidth
函數是修改線的寬度的;
glDrawElements
是繪制下标的方法;這裡不需要用到,是以先不解釋;
- 修改圖形顯示
// 位于 VFVertexDatasManager 類中
/**
* 繪制的幾何圖形類型
*/
@property (assign, nonatomic) VFDrawGeometryType drawGeometry;
// 位于 VFRenderWindow 類
// 位于 .m 檔案的 263 行
/**
* 裝載頂點資料
*/
- (void)prepareVertexDatas {
[self.vertexManager setDrawGeometry:VFDrawGeometryType_CrossLines];
[self.vertexManager attachVertexDatas];
}
複制
這裡新增了一個枚舉類型的變量,drawGeometry ,目的是友善外部類進行操控,而進行何種類型圖形的繪制渲染,VFDrawGeometryType 定義如下:
// VFVertexDatasManager .h 檔案中
typedef NS_ENUM(NSUInteger, VFDrawGeometryType) {
VFDrawGeometryType_SingleLine = 0, // 單條線
VFDrawGeometryType_CrossLines, // 交叉線
VFDrawGeometryType_MountainLines, // 拆線山
VFDrawGeometryType_TriangleLines, // 線三角
VFDrawGeometryType_RectangleLines, // 線正方形
VFDrawGeometryType_PentagonsLines, // 線五邊形
VFDrawGeometryType_HexagonsLines, // 線六邊形
VFDrawGeometryType_TrapezoidLines, // 線梯形
VFDrawGeometryType_PentagramLines, // 線五角星
VFDrawGeometryType_RoundLines, // 線圓
VFDrawGeometryType_LowPolyRectLines,// LP 線正方形
VFDrawGeometryType_LowPolyPentLines,// LP 線五邊形
VFDrawGeometryType_LowPolyHexLines, // LP 線六邊形
VFDrawGeometryType_LowPolyTrazLines,// LP 線梯形
VFDrawGeometryType_LowPolyStarLines,// LP 線五角星
VFDrawGeometryType_BezierMountain, // Bezier 山
VFDrawGeometryType_BezierRound, // Bezier 圓
VFDrawGeometryType_BezierOval, // Beizer 橢圓
};
複制
這一節隻是,單線與交叉線的繪制;
- 程式運作結果
2. 繪制折線
LINE STRIP MOUN
- 圖形分析
- 首先這是一條線,是以選擇的是 線模式;
- 但是它是一條折線,即多段線首尾相接組成的線,而且沒有閉合,GL_LINES_STRIP 模式;
- 有 7 個頂點,6條線 (nPoints = mLines + 1)
- 開始寫代碼
- 資料源
// 位于 VFBaseGeometricVertexData.h
// 折線(山丘)
static const VFVertex mountainLinesVertices[] = {
// Point one
{-0.9f, -0.8f, 0.0f},
// Point Two
{-0.6f, -0.4f, 0.0f},
// Point Three
{-0.4f, -0.6f, 0.0f},
// Point Four
{ 0.05f, -0.05f, 0.0f},
// Point Five
{0.45f, -0.65f, 0.0f},
// Point Six
{ 0.55f, -0.345f, 0.0f},
// Point Seven
{ 0.95f, -0.95f, 0.0f},
};
複制
-
修改資料綁定方法
在 drawLineInfoMaker 類中增加新的内容,其它不變;
// 位于 VFVertexDatasManager 類的
// - (VFLineDrawInfo)drawLineInfoMaker; 方法中
case VFDrawGeometryType_MountainLines: {
dataSize = sizeof(mountainLinesVertices);
dataPtr = mountainLinesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(mountainLinesVertices) /
sizeof(mountainLinesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineStrip;
break;
}
複制
- 修改圖形的顯示
// 位于 VFRenderWindow 類
// 位于 .m 檔案的 263 行
/**
* 裝載頂點資料
*/
- (void)prepareVertexDatas {
[self.vertexManager setDrawGeometry:VFDrawGeometryType_MountainLines];
[self.vertexManager attachVertexDatas];
}
複制
- 程式運作結果
3. 繪制幾何圖形
Triangle2Round.gif
LINE LOOP
-
圖形分析
多段線首尾相接組成的幾何形狀,GL_LINES_LOOP 模式;
nPoints = mLines
- 開始寫代碼
-
資料源(從左至右),其中五角星這個資料,可以利用内五邊形與外五邊形相結合的方法(當然内五邊形的點要做一個角度旋轉),生成相應的點;
所有的點,都通過程式動态生成,如下:
-
這個類的計算原理是,建立極坐标系,确定起始點,再循環增加旋轉角度,就可以得到所有的點,包括圓的點(圓即正多邊形,不過它的邊數已經多到細到人眼無法識别,而出現曲線的效果,就像這一小節開始的動态圖一樣的原理,當然橢圓的點集也可以通過這種方式得到);
這兩個類在另外的工程裡面, Github: 動态計算點
它的小應用,你可以按照自己的想法盡情改寫......
紅框處的,就是點的生成方法;箭頭所指的函數是把生成的點資料按照一定的格式寫入檔案的方法(檔案會自動建立);
下面是具體的資料:
// 三角形
static const VFVertex triangleLinesVertices[] = {
// Point one
{0.000000, 0.500000, 0.000000},
// Point Two
{-0.433013, -0.250000, 0.000000},
// Point Three
{0.433013, -0.250000, 0.000000},
};
複制
// 四邊形
static const VFVertex rectangleLinesVertices[] = {
// Point one
{-0.353553, 0.353553, 0.000000},
// Point Two
{-0.353553, -0.353553, 0.000000},
// Point Three
{0.353553, -0.353553, 0.000000},
// Point Four
{0.353553, 0.353553, 0.000000},
};
複制
// 五邊形
static const VFVertex pentagonsLinesVertices[] = {
// Line one
{0.000000, 0.500000, 0.000000},
// Line Two
{-0.475528, 0.154509, 0.000000},
// Line Three
{-0.293893, -0.404509, 0.000000},
// Line Four
{0.293893, -0.404509, 0.000000},
// Line Five
{0.475528, 0.154509, 0.000000},
};
複制
// 六邊形
static const VFVertex hexagonsLinesVertices[] = {
// Point one
{0.000000, 0.500000, 0.000000},
// Point Two
{-0.433013, 0.250000, 0.000000},
// Point Three
{-0.433013, -0.250000, 0.000000},
// Point Four
{-0.000000, -0.500000, 0.000000},
// Point Five
{0.433013, -0.250000, 0.000000},
// Point Six
{0.433013, 0.250000, 0.000000},
};
複制
// 梯形
static const VFVertex trapezoidLinesVertices[] = {
// Point one
{0.430057, 0.350000, 0.000000},
// Point Two
{-0.430057, 0.350000, 0.000000},
// Point Three
{-0.180057, -0.350000, 0.000000},
// Point Four
{0.180057, -0.350000, 0.000000},
};
複制
// 五角星形
static const VFVertex pentagramLinesVertices[] = {
// Point one
{0.000000, 0.500000, 0.000000},
// Point Two
{-0.176336, 0.242705, 0.000000},
// Point Three
{-0.475528, 0.154509, 0.000000},
// Point Four
{-0.285317, -0.092705, 0.000000},
// Point Five
{-0.293893, -0.404509, 0.000000},
// Point Six
{-0.000000, -0.300000, 0.000000},
// Point Seven
{0.293893, -0.404509, 0.000000},
// Point Eight
{0.285317, -0.092705, 0.000000},
// Point Nine
{0.475528, 0.154509, 0.000000},
// Point Ten
{0.176336, 0.242705, 0.000000},
};
複制
圓的頂點資料在單獨的檔案中,
VFRound.h
,也是通過動态點生成的【因為點太多,是以單獨放在一個檔案中進行管理】;
- 修改資料綁定方法,在 drawLineInfoMaker 方法中增加新的内容
// 位于 VFVertexDatasManager 類的
// - (VFLineDrawInfo)drawLineInfoMaker; 方法中
case VFDrawGeometryType_TriangleLines: {
dataSize = sizeof(triangleLinesVertices);
dataPtr = triangleLinesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(triangleLinesVertices) /
sizeof(triangleLinesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineLoop;
break;
}
case VFDrawGeometryType_RectangleLines: {
dataSize = sizeof(rectangleLinesVertices);
dataPtr = rectangleLinesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(rectangleLinesVertices) /
sizeof(rectangleLinesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineLoop;
break;
}
case VFDrawGeometryType_PentagonsLines: {
dataSize = sizeof(pentagonsLinesVertices);
dataPtr = pentagonsLinesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(pentagonsLinesVertices) /
sizeof(pentagonsLinesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineLoop;
break;
}
case VFDrawGeometryType_HexagonsLines: {
dataSize = sizeof(hexagonsLinesVertices);
dataPtr = hexagonsLinesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(hexagonsLinesVertices) /
sizeof(hexagonsLinesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineLoop;
break;
}
case VFDrawGeometryType_TrapezoidLines: {
dataSize = sizeof(trapezoidLinesVertices);
dataPtr = trapezoidLinesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(trapezoidLinesVertices) /
sizeof(trapezoidLinesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineLoop;
break;
}
case VFDrawGeometryType_PentagramLines: {
dataSize = sizeof(pentagramLinesVertices);
dataPtr = pentagramLinesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(pentagramLinesVertices) /
sizeof(pentagramLinesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineLoop;
break;
}
case VFDrawGeometryType_RoundLines: {
dataSize = sizeof(roundGeometry);
dataPtr = roundGeometry;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(roundGeometry) /
sizeof(roundGeometry[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineLoop;
break;
}
複制
- 圖形顯示類(VFRenderWindow )也做相應的修改即可,位于 .m 檔案的 263 行;
- 程式運作結果
TRI-ROUND
4. 繪制三角化的幾何圖形(Low Poly)
TRIANGLE STRIP FAN PLO
- 圖形分析
- 首先它們都是由線組成,線模式
- 其次,它們的線是閉合的,首尾相接?GL_LINES_LOOP ?
- 所謂首尾相接,形成閉合圖形,是起點直接到達終點,就是說起點隻會被經過一次,就是最後閉合的那一次;觀察圖形,起點如果隻被經過一次,能不能用線繪制出來,很難吧,特别是最後一個,是以這裡直接用 GL_LINES_STRIP 模式,之後任意編排線經過點的順序,即可。(當然,如果你有興趣的話,也可以寫一個算法去計算點被經過最少的次數下,圖形可以完整繪制出來)**
- 點可能會多次被經過,那麼就是說,這個點要被程式排程多次,但是 glDrawArrays 隻能一個頂點被排程一次啊。是以這裡要用它的兄弟函數 glDrawElements 這個函數的意思就是繪制成員,頂點資料的下标就是它的成員,即通過頂點資料的成員來通路資料而進行靈活繪制。
glDrawElements 根據頂點資料在記憶體的下标進行繪制的方法
glDrawElements |
---|
void glDrawElements(GLenum mode, GLsizei count,GLenum type, const GLvoid* indices) |
mode 隻能是以下幾種:GL_POINTS、GL_LINES、GL_LINE_STRIP、GL_LINE_LOOP、GL_TRIANGLES、GL_TRIANGLE_STRIP、GL_TRIANGLE_FAN |
count indices 的數量 |
type 下标的資料類型:GL_UNSIGNED_BYTE、GL_UNSIGNED_SHORT、GL_UNSIGNED_INT(它隻能在使用了OES_element_index_uint 才能使用) |
indices 下标在記憶體中的首位址(如果使用了 VBO,就是 GPU 記憶體中的首位址,若不是,則為 CPU 記憶體中的首位址) |
- 開始寫代碼
- VFLineDrawInfo 增加了對下标繪制的支援
typedef struct {
// 資料所占的記憶體大小
GLsizeiptr dataSize;
// 資料的記憶體首位址
const GLvoid *dataPtr;
// 需要繪制的點數量
GLsizei verticesIndicesCount;
// 圖元的繪制類型
VFPrimitiveMode primitiveMode;
// 下标資料所占的記憶體大小
GLsizeiptr elementDataSize; // 在這.....
// 下标記憶體首位址
const GLvoid *elementDataPtr; // 在這.....
// 下标個數
GLsizei elementIndicesCount; // 在這.....
} VFLineDrawInfo;
複制
-
在原來的線資料基礎下,增加對應圖形的下标資料
這裡選取下标的原則是,讓每一個點都盡可能少地被經過,進而完成圖形的繪制,目的就是為了節省資源。
// 四邊形的下标資料
static const GLubyte rectangleElementIndeices[] = {
0, 1, 2,
3, 0, 2,
};
// 五邊形的下标資料
static const GLubyte pentagonsElementIndeices[] = {
4, 1, 0, 4,
3, 1, 2, 3,
};
// 六邊形的下标資料
static const GLubyte hexagonsElementIndeices[] = {
5, 1, 0, 5,
4, 1, 2, 4,
3, 2,
};
// 梯形的下标資料
static const GLubyte trapezoidElementIndeices[] = {
1, 2, 3, 0,
1, 3,
};
//五角星形的下标資料
static const GLubyte pentagramElementIndeices[] = {
1, 2, 3, 4,
5, 6, 7, 8,
9, 0, 1,
9, 7, 5, 3, 1,
5, 7, 1
};
複制
- 修改資料綁定方法
綁定新增加的下标資料支援,使用 VBO 的方式(雖然前面已經寫過,這裡重溫一下,因為這裡都是真正的應用)
// 核心方法
/**
* 裝載資料
*/
- (void)attachVertexDatas {
self.currentVBOIdentifier = [self createVBO];
self.lineInfo = [self drawLineInfoMaker];
if (self.lineInfo.elementDataPtr) {
self.currentElementVBOIdentifier = [self createVBO];
[self bindVertexDatasWithVertexBufferID:self.currentElementVBOIdentifier
bufferType:GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER
verticesSize:self.lineInfo.elementDataSize
datasPtr:self.lineInfo.elementDataPtr];
}
[self bindVertexDatasWithVertexBufferID:self.currentVBOIdentifier
bufferType:GL_ARRAY_BUFFER
verticesSize:self.lineInfo.dataSize
datasPtr:self.lineInfo.dataPtr]; // CPU 記憶體首位址
[self attachVertexArrays];
}
複制
在 drawLineInfoMaker 方法中新增内容:
// drawLineInfoMaker 裡面的新增内容
case VFDrawGeometryType_LowPolyRectLines: {
dataSize = sizeof(rectangleLinesVertices);
dataPtr = rectangleLinesVertices;
elementDataSize = sizeof(rectangleElementIndeices);
elementDataPtr = rectangleElementIndeices;
elementIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(rectangleElementIndeices) /
sizeof(rectangleElementIndeices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineStrip;
break;
}
case VFDrawGeometryType_LowPolyPentLines: {
dataSize = sizeof(pentagonsLinesVertices);
dataPtr = pentagonsLinesVertices;
elementDataSize = sizeof(pentagonsElementIndeices);
elementDataPtr = pentagonsElementIndeices;
elementIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(pentagonsElementIndeices) /
sizeof(pentagonsElementIndeices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineStrip;
break;
}
case VFDrawGeometryType_LowPolyHexLines: {
dataSize = sizeof(hexagonsLinesVertices);
dataPtr = hexagonsLinesVertices;
elementDataSize = sizeof(hexagonsElementIndeices);
elementDataPtr = hexagonsElementIndeices;
elementIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(hexagonsElementIndeices) /
sizeof(hexagonsElementIndeices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineStrip;
break;
}
case VFDrawGeometryType_LowPolyTrazLines: {
dataSize = sizeof(trapezoidLinesVertices);
dataPtr = trapezoidLinesVertices;
elementDataSize = sizeof(trapezoidElementIndeices);
elementDataPtr = trapezoidElementIndeices;
elementIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(trapezoidElementIndeices) /
sizeof(trapezoidElementIndeices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineStrip;
break;
}
case VFDrawGeometryType_LowPolyStarLines: {
dataSize = sizeof(pentagramLinesVertices);
dataPtr = pentagramLinesVertices;
elementDataSize = sizeof(pentagramElementIndeices);
elementDataPtr = pentagramElementIndeices;
elementIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(pentagramElementIndeices) /
sizeof(pentagramElementIndeices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineStrip;
break;
}
複制
// 修改的資料綁定方法
/**
* 使用頂點緩存對象
*
* @param vertexBufferID 頂點緩存對象辨別
*/
- (void)bindVertexDatasWithVertexBufferID:(GLuint)vertexBufferID
bufferType:(GLenum)bufferType
verticesSize:(GLsizeiptr)size
datasPtr:(const GLvoid*)dataPtr {
glBindBuffer(bufferType, vertexBufferID);
// 建立 資源 ( context )
glBufferData(bufferType, // 緩存塊 類型
size, // 建立的 緩存塊 尺寸
dataPtr, // 要綁定的頂點資料
GL_STATIC_DRAW); // 緩存塊 用途
}
複制
- 資料繪制方法中的下标繪制支援
// 修改的繪制方法
#define GPUVBOMemoryPtr (0)
/**
* 繪制圖形
*/
- (void)draw {
glLineWidth(DEFAULT_LINE_WITH);
if (self.lineInfo.elementIndicesCount) {
glDrawElements(self.lineInfo.primitiveMode,
self.lineInfo.elementIndicesCount,
GL_UNSIGNED_BYTE,
GPUVBOMemoryPtr); // GPU 記憶體中的首位址
return;
}
glDrawArrays(self.lineInfo.primitiveMode,
0,
self.lineInfo.verticesIndicesCount);
}
複制
- 程式運作結果
Rect-Star
5. 繪制曲線、圓形
BAISER
- 圖形分析
- 首先,它們都是曲線,它們都可以通過 GL_LINE_STRIP 條帶來進行繪制,而且後者也可能通過 GL_LINE_LOOP 進行繪制;
- 根據上一節的圓可以知道,隻要線足夠短,以緻人眼無法分辨,那麼折線就可以形成曲線,但是有個問題?左邊的,折線怎麼控制它的方向呢,第一個點與第二個點之間的折線彎曲程度,要怎麼才能生成它的點集呢?
- OpenGL 是以點為基礎進行圖元的繪制的,那麼隻要有一個方法動态地根據固定點去控制之間曲線點的生成,問題就解決了。坐标與點,那麼肯定是函數,要生成曲線,貝塞爾曲線函數就可以了(如果想不到,回憶你所見過的任一個圖形繪制軟體,就秒懂了,如:PS 的鋼筆工具, skecth 的鋼筆工具......)。
-
知識補充( 貝塞爾曲線 )
請看下面的 word/pdf 文檔《貝塞爾曲線推導》
書寫貝塞爾曲線函數如下,具體實作也在Github: 動态計算點 這裡
檔案
應用
- 開始寫代碼
- 資料源都在 檔案中,紅框處
- 增加 VFDrawGeometryType 内容
VFDrawGeometryType_BezierMountain,
VFDrawGeometryType_BezierRound,
VFDrawGeometryType_BezierOval,
複制
- drawLineInfoMaker 裡面的新增内容
case VFDrawGeometryType_BezierMountain: {
dataSize = sizeof(_BEZMountain);
dataPtr = _BEZMountain;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(_BEZMountain) /
sizeof(_BEZMountain[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineStrip;
break;
}
case VFDrawGeometryType_BezierRound: {
dataSize = sizeof(_BEZRound);
dataPtr = _BEZRound;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(_BEZRound) /
sizeof(_BEZRound[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineStrip;
break;
}
case VFDrawGeometryType_BezierOval: {
dataSize = sizeof(_BEZOval);
dataPtr = _BEZOval;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(_BEZOval) /
sizeof(_BEZOval[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeLineStrip;
break;
}
複制
- 當然圖形顯示類,也要改咯!
- 程式運作結果
Bezier
- 完整的線元工程, Github:DrawGeometries_Lines
二、圖元繪制之三角形
Triangles,就是多個三角形;
Triangle Strip, 指條帶,互相連接配接的三角形;
Triangle Fan, 指扇面,互相連接配接的三角形;
圖1:三角形模式
圖2:STRIP
圖3:FAN
模式 | 三角形與點的數量關系 |
---|---|
GL_TRIANGLES | nPoints = 3 * mTriangles |
GL_TRIANGLE_STRIP | nPoints = mTriangles + 2 |
GL_TRIANGLE_FAN | nPoints = mTriangles + 2 |
ep: 圖1 中的圖形
模式 | 三角形與點的數量關系 |
---|---|
GL_TRIANGLES | v0~v5( 6 ) = 3 * 2 |
GL_TRIANGLE_STRIP | v0~v4( 5 ) = 3+ 2 |
GL_TRIANGLE_FAN | v0~v4( 5 ) = 3+ 2 |
0. 工程目錄
工程目錄
這裡沒有什麼太大的變化,隻是資料的集合發生了一些變化而已;
1. 繪制基本幾何圖形
TRIANGLE STRIP FAN
- 圖形分析
- 首先,第一張圖檔每一個圖形都是一個面,但是 OpenGL 隻能直接繪制三角面,是以必須把圖形分解成三角面才能進行繪制;
- 以下就是分解成三角面之後的圖形:
TRIANGLE LINESON
當然你也可以按照自己的方式進行分解,一定要遵守這裡的點、三角形關系
不然圖形是不能正确地繪制出來的;
- 這裡容易出問題的是最後一個圖形(五角星形),三角形與點的關系:10(點的數量) = 10(分割出來的三角形數量) + 2,很明顯是不相等的,是以 10 個點是不可能繪制出來這個圖形的,隻能再增加兩個點;除了點的數量問題外,它還不是一個條帶(或者說用條帶來描述并不合适),它更适合用扇面來描述,即 GL_TRIANGLE_FAN;
- 開始寫代碼
- 資料源,它們都可以通過 FAN 或 STRIP 進行繪制,當然那個點用得少而且圖形繪制完整,以及友善,就用那個;像五角星那個圖形這麼麻煩,當然不做兩種試驗了;STRIP 模式下的點的分布要特别注意,偶數下标在上面,奇數下标在下面【把圖形壓扁,你就能看出來了】
// 三角形
static const VFVertex triangleTrianglesVertices[] = {
// Point V0
{0.000000, 0.500000, 0.000000},
// Point V1
{-0.433013, -0.250000, 0.000000},
// Point V2
{0.433013, -0.250000, 0.000000},
};
複制
// 四邊形( 0,1,2,3,0,2 )
static const VFVertex rectangleTrianglesVertices[] = {
// GL_TRIANGLE_FAN
// Point V0
{-0.353553, 0.353553, 0.000000}, // V0
// Point V1
{-0.353553, -0.353553, 0.000000}, // V1
// Point V2
{0.353553, -0.353553, 0.000000}, // V2
// Point V3
{0.353553, 0.353553, 0.000000}, // V3
// GL_TRIANGLE_STRIP
// // Point V0
// {-0.353553, 0.353553, 0.000000}, // V0
//
// // Point V1
// {-0.353553, -0.353553, 0.000000}, // V1
//
// // Point V3
// {0.353553, 0.353553, 0.000000}, // V3
//
// // Point V2
// {0.353553, -0.353553, 0.000000}, // V2
};
複制
// 五邊形
static const VFVertex pentagonsTrianglesVertices[] = {
// GL_TRIANGLE_FAN
// // Point V0
// {0.000000, 0.500000, 0.000000},
//
// // Point V1
// {-0.475528, 0.154509, 0.000000},
//
// // Point V2
// {-0.293893, -0.404509, 0.000000},
//
// // Point V3
// {0.293893, -0.404509, 0.000000},
//
// // Point V4
// {0.475528, 0.154509, 0.000000},
// GL_TRIANGLE_STRIP
// Point V1
{-0.475528, 0.154509, 0.000000},
// Point V2
{-0.293893, -0.404509, 0.000000},
// Point V0
{0.000000, 0.500000, 0.000000},
// Point V3
{0.293893, -0.404509, 0.000000},
// Point V4
{0.475528, 0.154509, 0.000000},
};
複制
// 六邊形
static const VFVertex hexagonsTrianglesVertices[] = {
// GL_TRIANGLE_FAN
// Point V0
{0.000000, 0.500000, 0.000000},
// Point V1
{-0.433013, 0.250000, 0.000000},
// Point V2
{-0.433013, -0.250000, 0.000000},
// Point V3
{-0.000000, -0.500000, 0.000000},
// Point V4
{0.433013, -0.250000, 0.000000},
// Point V5
{0.433013, 0.250000, 0.000000},
// GL_TRIANGLE_STRIP
// // Point V1
// {-0.433013, 0.250000, 0.000000},
//
// // Point V2
// {-0.433013, -0.250000, 0.000000},
//
// // Point V0
// {0.000000, 0.500000, 0.000000},
//
// // Point V3
// {-0.000000, -0.500000, 0.000000},
//
// // Point V4
// {0.433013, -0.250000, 0.000000},
//
// // Point V5
// {0.433013, 0.250000, 0.000000},
//
// // Point V0
// {0.000000, 0.500000, 0.000000},
};
複制
// 梯形
static const VFVertex trapezoidTrianglesVertices[] = {
// GL_TRIANGLE_FAN
// // Point V0
// {0.430057, 0.350000, 0.000000},
//
// // Point V1
// {-0.430057, 0.350000, 0.000000},
//
// // Point V2
// {-0.180057, -0.350000, 0.000000},
//
// // Point V3
// {0.180057, -0.350000, 0.000000},
// GL_TRIANGLE_STRIP
// Point V0
{0.430057, 0.350000, 0.000000},
// Point V1
{-0.430057, 0.350000, 0.000000},
// Point V3
{0.180057, -0.350000, 0.000000},
// Point V2
{-0.180057, -0.350000, 0.000000},
};
複制
// 五角星形 10 = (n - 2) -> n = 12
static const VFVertex pentagramTrianglesVertices[] = {
// GL_TRIANGLE_FAN
// Point V0
{0.000000, 0.000000, 0.000000}, // 在原來的基礎上,增加的起點
// Point V1
{0.000000, 0.500000, 0.000000},
// Point V2
{-0.176336, 0.242705, 0.000000},
// Point V3
{-0.475528, 0.154509, 0.000000},
// Point V4
{-0.285317, -0.092705, 0.000000},
// Point V5
{-0.293893, -0.404509, 0.000000},
// Point V6
{-0.000000, -0.300000, 0.000000},
// Point V7
{0.293893, -0.404509, 0.000000},
// Point V8
{0.285317, -0.092705, 0.000000},
// Point V9
{0.475528, 0.154509, 0.000000},
// Point V10
{0.176336, 0.242705, 0.000000},
// Point V11
{0.000000, 0.500000, 0.000000},// 在原來的基礎上,增加的終點
};
複制
- 資料的綁定(與線元一緻),隻是修改了 VFDrawGeometryType 枚舉和 drawLineInfoMaker 方法而已;
- attachVertexDatas
/**
* 裝載資料
*/
- (void)attachVertexDatas {
self.currentVBOIdentifier = [self createVBO];
self.lineInfo = [self drawLineInfoMaker];
if (self.lineInfo.elementDataPtr) {
self.currentElementVBOIdentifier = [self createVBO];
[self bindVertexDatasWithVertexBufferID:self.currentElementVBOIdentifier
bufferType:GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER
verticesSize:self.lineInfo.elementDataSize
datasPtr:self.lineInfo.elementDataPtr];
}
[self bindVertexDatasWithVertexBufferID:self.currentVBOIdentifier
bufferType:GL_ARRAY_BUFFER
verticesSize:self.lineInfo.dataSize
datasPtr:self.lineInfo.dataPtr]; // CPU 記憶體首位址
[self attachVertexArrays];
}
複制
- VFDrawGeometryType
複制
// 在這呢......
typedef NS_ENUM(NSUInteger, VFDrawGeometryType) {
VFDrawGeometryType_TriangleTriangles = 0,
VFDrawGeometryType_RectangleTriangles,
VFDrawGeometryType_PentagonsTriangles,
VFDrawGeometryType_HexagonsTriangles,
VFDrawGeometryType_TrapezoidTriangles,
VFDrawGeometryType_PentagramTriangles,
VFDrawGeometryType_RoundTriangles,
};
複制
- drawInfoMaker 方法
複制
// - (VFDrawInfo)drawInfoMaker 方法
// 在這呢......
switch (self.drawGeometry) {
case VFDrawGeometryType_TriangleTriangles: {
dataSize = sizeof(triangleTrianglesVertices);
dataPtr = triangleTrianglesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(triangleTrianglesVertices) /
sizeof(triangleTrianglesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeTriangles;
break;
}
case VFDrawGeometryType_RectangleTriangles: {
dataSize = sizeof(rectangleTrianglesVertices);
dataPtr = rectangleTrianglesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(rectangleTrianglesVertices) /
sizeof(rectangleTrianglesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeTriangleFan;
break;
}
case VFDrawGeometryType_PentagonsTriangles: {
dataSize = sizeof(pentagonsTrianglesVertices);
dataPtr = pentagonsTrianglesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(pentagonsTrianglesVertices) /
sizeof(pentagonsTrianglesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeTriangleStrip;
break;
}
case VFDrawGeometryType_HexagonsTriangles: {
dataSize = sizeof(hexagonsTrianglesVertices);
dataPtr = hexagonsTrianglesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(hexagonsTrianglesVertices) /
sizeof(hexagonsTrianglesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeTriangleFan;
break;
}
case VFDrawGeometryType_TrapezoidTriangles: {
dataSize = sizeof(trapezoidTrianglesVertices);
dataPtr = trapezoidTrianglesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(trapezoidTrianglesVertices) /
sizeof(trapezoidTrianglesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeTriangleStrip;
break;
}
case VFDrawGeometryType_PentagramTriangles: {
dataSize = sizeof(pentagramTrianglesVertices);
dataPtr = pentagramTrianglesVertices;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(pentagramTrianglesVertices) /
sizeof(pentagramTrianglesVertices[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeTriangleFan;
break;
}
case VFDrawGeometryType_RoundTriangles: {
dataSize = sizeof(roundGeometry);
dataPtr = roundGeometry;
verticesIndicesCount = (GLsizei)(sizeof(roundGeometry) /
sizeof(roundGeometry[0]));
primitiveMode = VFPrimitiveModeTriangleFan;
break;
}
}
複制
- draw 方法
複制
#define GPUVBOMemoryPtr (0)
/**
* 繪制圖形
*/
- (void)draw {
if (self.lineInfo.elementIndicesCount) {
glDrawElements(self.lineInfo.primitiveMode,
self.lineInfo.elementIndicesCount,
GL_UNSIGNED_BYTE,
GPUVBOMemoryPtr); // GPU 記憶體中的首位址
return;
}
glDrawArrays(self.lineInfo.primitiveMode,
StartIndex, // 0
self.lineInfo.verticesIndicesCount);
}
複制
- 同樣要修改圖形顯示類(VFRenderWindow).m 檔案的 263 行;
- 程式運作結果
TRI-ROUND Triangle
完整的程式代碼: Github DrawGeometries_Triangles
三、圖元繪制之點精靈
這裡不進行詳細講解,個人感覺在這裡講沒什麼意思,還是放在 Texture 紋理部分進行詳細講解會比較有用,而且好玩;
如果隻是學習 gl_PointSize 的話沒意思,結合 gl_PointCoord 去學習反而更有趣,不過這裡要有紋理的知識,是以先行不講了;
四、練練手
Challenges
這裡的目的不是為了繪制它們而進行繪制,而是針對圖元繪制做一個深入的學習,要學習分析圖形和尋找合适有效的繪制方式,而且還要做到判斷資料的大緻生成方法方式是什麼,不然你永遠都隻是一個隻會搞代碼的搬運工而已;
程式設計可不僅僅是搞代碼;
0. 工程目錄
取消了采用結構體存取資料的方式,改用 Model 類,友善 OC 處理和傳輸;
1. 繪制一棵卡通樹
Tree
提示:進行兩次的 glDraw* 調用,分别繪制外邊的線和内部的填充圖
2. 繪制一張卡片
Card
提示:把資料分成左、右、右中線,三種,原因是左邊的資料是用貝塞爾曲線生成資料量非常大;主要是利用 glBufferSubData 與 glBufferData 的結合,以及 glVertexAttribPointer 的配合;
3. 繪制一棵草
Grass
注意:盡可以地用肉眼去判斷線的走向,用 動态計算點 的類做實驗,不斷成長起來吧。
完整的挑戰項目:Github DrawGeometries_Challenge