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OpenGL, 全称 Open Graphics Library, 即开放式图形库, 是行业领域中最为广泛接纳的 2D/3D 图形 API.

作为一名 iOS 开发人员, 学习 OpenGL 知识后, 可以从事的行业主要有地图底层渲染, 直播, 图片美化等.

所谓工欲善其事, 必先利其器, 进行 OpenGL 开发之前, 需要先搭建 OpenGL 开发环境. macOS 上搭建 OpenGL 开发环境的方式主要有手动下载代码库和使用 homebrew 安装两种. 这里使用的是手动下载的方法进行搭建.

手动下载代码库

OpenGL 开发中使用到的库主要有 glew 和 GLTools 两个, 代码可以直接从文末的 Demo 中直接下载.

1. 新建项目

打开 Xcode, 选择 Create a new Xcode project(或使用 command+shift+n) -> macOS -> Cocoa App

2. 添加 OpenGL 和 GLUT 库

点击 project, 选择 Build Phases -> Link Binary With Libraries -> +, 分别添加 OpenGL.framework 和 GLUT.framework 两个库

3. 手动添加代码库

右键点击 -> Add Files to ..., 选择事先下载好的代码库中的 include 文件夹(或者直接将include 拖拽到项目中), 同时勾选 Copy items if needed

使用同样的方法将 libGLTools.a 添加到 Frameworks 文件夹中

4. 添加 Header Search Paths

将 GLTools.h 和 glew.h 的路径添加到 Header Search Paths 中

5. 删除系统生成的文件并创建 main.cpp 文件

选中系统自动生成的 AppDelegate.h, AppDelegate.m, ViewController.h, ViewController.m 及 main.m 文件并删除, 然后创建 main.cpp 文件, 创建时取消选中 Also create a header file

6. 编写代码

在 main.cpp 中敲入以下代码, 编译时会报 error, 此时只需将报错信息中的 import 将 <> 改为 “” 即可

#include <stdio.h>

#include "GLTools.h"
#include <glut/glut.h>

GLBatch triangleBatch;
GLShaderManager shaderManager;

void changeSize(int w, int h) {
    glViewport(0, 0, w, h);
}

void renderScene(void) {
    // 清屏
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    GLfloat redColor[] = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f};
    // 设置使用的是固定管线
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY, redColor);
    triangleBatch.Draw();
    glutSwapBuffers();
}

void setupRC() {
    // 设置清屏颜色
    glClearColor(0.0f,0.0f,1.0f,1.0f);
    // 初始化管线
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    // 选择三角形顶点位置
    GLfloat verts[] = {
        -0.5f,0.0f,0.0f,
        0.5f,0.0f,0.0f,
        0.0f,0.5f,0.0f,
    };
    // 开始绘制
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLES, 3);
    triangleBatch.CopyVertexData3f(verts);
    triangleBatch.End();
}

int main(int argc,char* argv[])

    // 绘制图形
    setupRC();

    // 一个无限执行的循环
    glutMainLoop();

    return 0;
}
复制代码

7. 运行结果

8. 关于 warning

直接使用上述代码时会出现一堆的 warning, 这是因为 GLUT 这个库从 macOS 10.9 后便被弃用了, 但是不影响学习或正常开发. 如果不想看到一堆 warning 或者想要使用较新的工具, 可以使用 glfw 代替. 因为笔者学习的教材使用的 GLUT, 所以这里也用 GLUT 入门, 后续有机会会学学 glfw 的使用.

一些术语

• 顶点: 屏幕中显示出来的一个点, 是 OpenGL 的基础, OpenGL 中的图形就是由大量的顶点以及顶点间的连线构成的
• 光栅化: 实际绘制或填充每个顶点之间的像素形成线程
• 着色: 沿着顶点之间改变颜色值, 能够轻松创建光照照射在一个立方体上的效果
• 纹理贴图: 一个用来贴到三角形或多边形上的图片
• 混合: 将不同颜色混到一起

OpenGL 的渲染流程

图元的类型

Demo 下载地址