用 OpenGL ES 在 iOS 中实现无限画布

IOS

2023-09-26 12:57:58

OpenGL ES，作为一种图形渲染引擎，为 iOS 开发者提供了无穷的可能性。今天，我们将利用它的强大功能，创建一个具有无限画布的绘画板。让我们踏上创造之途，挥洒我们的创意！

OpenGL ES 的魔力

OpenGL ES（OpenGL for Embedded Systems）是一个跨平台图形 API，它专为资源受限的嵌入式系统（如移动设备）而设计。凭借其低开销和高性能，OpenGL ES 成为在移动设备上实现复杂图形应用的首选。

绘制平滑曲线：Quadratic Bézier 曲线

对于绘画板来说，绘制平滑曲线至关重要。OpenGL ES 提供了 glDrawArrays 函数，它允许我们绘制一系列连接的线段。然而，对于曲线，我们需要使用更高阶的函数，即二次贝塞尔曲线。

二次贝塞尔曲线由三个点定义：起点、终点和控制点。控制点决定了曲线的弯曲程度。通过调整控制点，我们可以绘制出各种平滑曲线。

创建无限画布

传统的画布往往受限于有限的尺寸，限制了艺术家的创作自由。借助 OpenGL ES 的强大功能，我们可以创建无限画布，让想象力尽情驰骋。

为了实现这一点，我们使用一个称为帧缓冲区对象（FBO）的技术。FBO 本质上是一个离屏缓冲区，它允许我们在后台渲染图像，而不会显示在屏幕上。我们不断地将新的像素绘制到 FBO 中，从而创建了一个无限扩展的虚拟画布。

用户交互与手势识别

绘画板的核心是用户交互。我们使用触摸事件和手势识别来捕捉用户的笔触。通过跟踪用户的触点和移动，我们可以实时更新 OpenGL ES 顶点数据，从而在画布上绘制平滑的曲线。

代码示例

// 头文件
#include <OpenGLES/ES2/gl.h>

// 创建 FBO
GLuint framebuffer;
GLuint colorBuffer;

// 顶点着色器
const char* vertexShader =
"attribute vec2 position;
void main() {
  gl_Position = vec4(position, 0.0, 1.0);
}";

// 片段着色器
const char* fragmentShader =
"void main() {
  gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}";

// 初始化 FBO
- (void)initializeFramebuffer {
  glGenFramebuffers(1, &framebuffer);
  glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, framebuffer);

  glGenRenderbuffers(1, &colorBuffer);
  glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, colorBuffer);

  // 分配颜色缓冲区
  glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_RGBA8, 1024, 1024);
  glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, colorBuffer);

  // 检查 FBO 是否完整
  if (glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER) != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE) {
    NSLog(@"Error: FBO incomplete");
    return;
  }
}

// 处理触摸事件
- (void)touchesMoved:(NSSet*)touches withEvent:(UIEvent*)event {
  UITouch* touch = [touches anyObject];
  CGPoint previousPoint = [touch previousLocationInView:self.view];
  CGPoint currentPoint = [touch locationInView:self.view];

  // 更新顶点数据
  // ...
}

// 渲染循环
- (void)renderLoop {
  // 绑定 FBO
  glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, framebuffer);

  // 清除颜色缓冲区
  glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

  // 渲染曲线
  // ...

  // 交换缓冲区
  glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);
  [self.context presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];
}