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Cocos2dx引擎11-OpenGLES渲染之Shader准备
来源:互联网   发布日期:2015-09-27 15:30:55   浏览:3954次  

导读: Cocos2dx底层图形绘制是使用OpenGL ES协议的。OpenGL ES是什么呢? OpenGL ES(OpenGl for Embedded System)是OpenGL三维图形API...

Cocos2dx底层图形绘制是使用OpenGL ES协议的。OpenGL ES是什么呢?

OpenGL ES(OpenGl for Embedded System)是OpenGL三维图形API的子集,针对手机,PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计.该API有Khronos集团定义推广,Khronos是一个图形软硬件行业协会,该协会主要关注图形和多媒体方面的开放标准.

OpenGL ES是从OpenGL剪裁或定制过来了,去除了glBegin/glEnd,四边形(GL_QUADS),多边形(GL_POLYGON)等复杂图元等许多非必要的特性.经过多年发展,现在主要有两个版本,OpenGLES1.x针对固定管线硬件,OpenGL ES2.x针对可编程管线硬件.OpenGL ES1.0是以OpenGL1.3规范为基础的,OpenGL ES1.1是以OpenGL1.5为基础的,他们分别又支持common和commonlite两种profile.OpenGL ES2.0是参照OpenGL2.0规范定义的.

从Cocos2dx 2.x版本开始,Cocos2dx底层图形渲染使用OpenGL ES2.x新特性可编程着色器(Shader),下面首先介绍Shader的使用流程

xxxxx… //Shader程序

1、创建着色器对象

glCreateShader

2、着色器对象关联着色器代码

glShaderSource

3、把着色器源代码编译成目标代码

glCompileShader

4、验证着色器是否已经变异通过

glGetShaderivglGetShaderInfoLog

5、创建一个着色器程序

glCreatePragram

6、把着色器链接到着色器程序中

glAttachShader

7、链接着色器程序

glLinkProgram

8、验证着色器程序是否链接成功

glGetProgramivglGetProgramInfoLog

9、使用着色器程序进行定点或片段处理

glUseProgram

在Cocos2dx引擎中GLProgramCache类扮演着一个重要的角色,初始化并且保存Shader程序;并且为需要渲染的元素提供需要的Shader程序;

classCC_DLL GLProgramCache : public Ref

{

public:

/**

* @构造函数

*/

GLProgramCache();

/**

* @析构函数

*/

~GLProgramCache();

/** 单例方法 */

static GLProgramCache* getInstance();

/**清除单例*/

static void destroyInstance();

/**加载Shader程序*/

void loadDefaultGLPrograms();

CC_DEPRECATED_ATTRIBUTE void loadDefaultShaders(){ loadDefaultGLPrograms(); }

/**重新加载Shader程序 */

void reloadDefaultGLPrograms();

CC_DEPRECATED_ATTRIBUTE void reloadDefaultShaders(){ reloadDefaultGLPrograms(); }

/** 使用Key获取Shader程序

*/

GLProgram * getGLProgram(const std::string &key);

CC_DEPRECATED_ATTRIBUTE GLProgram * getProgram(conststd::string &key) { return getGLProgram(key); }

CC_DEPRECATED_ATTRIBUTE GLProgram * programForKey(conststd::string &key){ return getGLProgram(key); }

/** 将Shader程序加入GLProgramCache单例中 */

void addGLProgram(GLProgram* program, conststd::string &key);

CC_DEPRECATED_ATTRIBUTE void addProgram(GLProgram*program, const std::string &key) { addGLProgram(program, key); }

private:

bool init();

void loadDefaultGLProgram(GLProgram *program,int type);

//使用字典programs保存所有的Shader程序

std::unordered_map<:string glprogram>_programs;

};

下面为单例方法getInstance:

staticGLProgramCache *_sharedGLProgramCache = 0;

GLProgramCache*GLProgramCache::getInstance()

{

if (!_sharedGLProgramCache) {

_sharedGLProgramCache = new GLProgramCache();

if (!_sharedGLProgramCache->init())

{

CC_SAFE_DELETE(_sharedGLProgramCache);

}

}

return _sharedGLProgramCache;

}

1、第一次调用GLProgramCache::getInstance()方法时会new一个GLProgramCache实例方法

2、初始化GLProgramCache实例方法

3、方法单例_sharedGLProgramCache

下面为GLProgramCache的init方法:

boolGLProgramCache::init()

{

loadDefaultGLPrograms();

return true;

}

voidGLProgramCache::loadDefaultGLPrograms()

{

GLProgram *p = new GLProgram();

loadDefaultGLProgram(p, kShaderType_PositionTextureColor);_programs.insert( std::make_pair( GLProgram::SHADER_NAME_POSITION_TEXTURE_COLOR,p ) );

……

}

1、在GLProgramCache::init中会调用加载Shader方法loadDefaultGLPrograms

2、在loadDefaultGLPrograms方法中首先会创建一个GLProgram对象

3、将对应名称的Shader加载到GLProgram对象中

4、将GLProgram对象插入到字典_programs中

在loadDefaultGLProgram方法中:

voidGLProgramCache::loadDefaultGLProgram(GLProgram *p, int type)

{

switch (type) {

case kShaderType_PositionTextureColor:

p->initWithByteArrays(ccPositionTextureColor_vert,ccPositionTextureColor_frag);

break;

………

default:

CCLOG("cocos2d: %s:%d, errorshader type", __FUNCTION__, __LINE__);

return;

}

p->link();

p->updateUniforms();

CHECK_GL_ERROR_DEBUG();

}

1、 根据GLProgram类型使用对应的shader程序初始化GLProgram;在initWithByteArrays中,会将上述Shader使用流程中1-6不走执行

2、 链接Program

3、 获取该Program中的一些Uniform变量,工后续使用

下面看一下Cocos2dx中Shader程序的保存方式:

在cocos2d\cocos\renderer\ccShaders.cpp中:

#include"ccShader_Position_uColor.frag"

#include"ccShader_Position_uColor.vert"

……

ccShader_Position_uColor.vert文件:

constchar* ccPosition_uColor_vert = STRINGIFY(

attributevec4 a_position;

uniformvec4 u_color;

uniformfloat u_pointSize;

\n#ifdefGL_ES\n

varyinglowp vec4 v_fragmentColor;

\n#else\n

varyingvec4 v_fragmentColor;

\n#endif\n

voidmain()

{

gl_Position = CC_MVPMatrix * a_position;

gl_PointSize = u_pointSize;

v_fragmentColor = u_color;

}

);

这里定义了ccPosition_uColor_vert变量,该顶点着色器的功能室使用矩阵计算OpenGL中顶点的位置;

ccShader_Position_uColor.frag文件:

constchar* ccPosition_uColor_frag = STRINGIFY(

\n#ifdefGL_ES\n

precisionlowp float;

\n#endif\n

varyingvec4 v_fragmentColor;

voidmain()

{

gl_FragColor = v_fragmentColor;

}

);

这里定义了ccPosition_uColor_frag变量,该片段Shader的功能就是设置顶点的颜色;

上面两段Shader程序会字符串的形式传入initWithByteArrays方法中,下面为initWithByteArrays方法:

boolGLProgram::initWithByteArrays(const GLchar* vShaderByteArray, const GLchar* fShaderByteArray)

{

……//Windows平台单独设定

_program = glCreateProgram();

CHECK_GL_ERROR_DEBUG();

_vertShader = _fragShader = 0;

if (vShaderByteArray)

{

if (!compileShader(&_vertShader, GL_VERTEX_SHADER,vShaderByteArray))

{

CCLOG("cocos2d: ERROR: Failedto compile vertex shader");

return false;

}

}

// Create and compile fragment shader

if (fShaderByteArray)

{

if (!compileShader(&_fragShader, GL_FRAGMENT_SHADER,fShaderByteArray))

{

CCLOG("cocos2d: ERROR: Failedto compile fragment shader");

return false;

}

}

if (_vertShader)

{

glAttachShader(_program, _vertShader);

}

CHECK_GL_ERROR_DEBUG();

if (_fragShader)

{

glAttachShader(_program, _fragShader);

}

_hashForUniforms = nullptr;

CHECK_GL_ERROR_DEBUG();

……//Windows平台单独设定

return true;

}

1、如果顶点Shader不为空,编译顶点Shader

2、如果片段Shader不为空,编译片段Shader

3、将program和顶点Shader绑定

4、将program和片段Shader绑定

在compileShader方法中:

boolGLProgram::compileShader(GLuint * shader, GLenum type, const GLchar* source)

{

GLint status;

if (!source)return false;

const GLchar *sources[] = {

……//特殊平台需要的Uniform变量

"uniform mat4 CC_PMatrix;\n"

"uniform mat4 CC_MVMatrix;\n"

"uniform mat4CC_MVPMatrix;\n"

"uniform vec4 CC_Time;\n"

"uniform vec4 CC_SinTime;\n"

"uniform vec4 CC_CosTime;\n"

"uniform vec4 CC_Random01;\n"

"uniform sampler2DCC_Texture0;\n"

"uniform sampler2DCC_Texture1;\n"

"uniform sampler2DCC_Texture2;\n"

"uniform sampler2DCC_Texture3;\n"

"//CC INCLUDES END\n\n",

source,

};

*shader = glCreateShader(type);

glShaderSource(*shader, sizeof(sources)/sizeof(*sources),sources, nullptr);

glCompileShader(*shader);

glGetShaderiv(*shader, GL_COMPILE_STATUS, &status);

if (! status) {

GLsizei length;

glGetShaderiv(*shader, GL_SHADER_SOURCE_LENGTH,&length);

GLchar* src = (GLchar *)malloc(sizeof(GLchar)* length);

glGetShaderSource(*shader, length, nullptr,src);

CCLOG("cocos2d: ERROR: Failed tocompile shader:\n%s", src);

if (type == GL_VERTEX_SHADER)

CCLOG("cocos2d: %s", getVertexShaderLog().c_str());

else

CCLOG("cocos2d: %s", getFragmentShaderLog().c_str());

free(src);

return false;;

}

return (status == GL_TRUE);

}

1、在Shader程序字符串之前加入Shader执行时可能需要的Uniform变量,形成新的字符串

2、执行上述Shader使用流程中步骤1-3

3、验证该Shader有没有编译成功

此时Cocos2dx中需要使用到的Shader程序都已经准备好了,如何使用后面的博客中会继续讲述;对OpenGL Shader(GLSL)不是很了解的同学可以查询一下这方面的资料。

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