基于Cocos2d-x学习OpenGL ES 2.0系列——OpenGL ES渲染之Shader准备(7)

来源:互联网 发布:关于农副产品的软件 编辑:程序博客网 时间:2024/03/29 19:59

Cocos2d-x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、Pad和游戏主机等嵌入式设备而设计。该API由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OpenGL三维图形API的子集,针对手机、Pad和游戏主机等嵌入式设备而设计。Cocos2d-x底层图形渲染使用OpenGL ES2.x新特性可编程着色器(Shader),本文就详细介绍shader的使用流程以及shader程序的保存方式等

  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Cocos2d-x 2.x版本开始,Cocos2d-x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编译通过:glGetShaderiv、glGetShaderInfoLog

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:glGetProgramiv、glGetProgramInfoLog

9、使用着色器程序进行定点或片段处理:glUseProgram

在Cocos2d-x引擎中GLProgramCache类扮演着一个重要的角色 : 初始化和保存Shader程序; 为需要渲染的元素提供需要的Shader程序:

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class CC_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<std::string, GLProgram*> _programs;  };
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下面为单例方法getInstance:

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static GLProgramCache *_sharedGLProgramCache = 0;  GLProgramCache *GLProgramCache::getInstance()  {      if (!_sharedGLProgramCache) {          _sharedGLProgramCache = new GLProgramCache();          if (!_sharedGLProgramCache->init())          {              CC_SAFE_DELETE(_sharedGLProgramCache);          }      }      return _sharedGLProgramCache;  }
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1、  第一次调用GLProgramCache::getInstance()方法时会new一个GLProgramCache实例

2、  初始化GLProgramCache实例

3、  方法单例_sharedGLProgramCache 

下面为GLProgramCache的init方法:

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bool GLProgramCache::init()  {         loadDefaultGLPrograms();      return true;  }  void GLProgramCache::loadDefaultGLPrograms()  {      GLProgram *p = new GLProgram();      loadDefaultGLProgram(p, kShaderType_PositionTextureColor);
  _programs.insert( std::make_pair( GLProgram::SHADER_NAME_POSITION_TEXTURE_COLOR, p)); …… }
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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:

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void GLProgramCache::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();  }
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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,供后续使用

下面看一下Cocos2d-x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:

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const char* ccPosition_uColor_vert = STRINGIFY(      attribute vec4 a_position;  uniform vec4 u_color;  uniform float u_pointSize;      \n#ifdef GL_ES\n  varying lowp vec4 v_fragmentColor;  \n#else\n  varying vec4 v_fragmentColor;  \n#endif\n      void main()  {      gl_Position = CC_MVPMatrix * a_position;      gl_PointSize = u_pointSize;      v_fragmentColor = u_color;  }  );
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这里定义了ccPosition_uColor_vert变量,该顶点着色器的功能是使用矩阵计算OpenGL中顶点的位置;

ccShader_Position_uColor.frag文件:

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const char* ccPosition_uColor_frag = STRINGIFY(      \n#ifdef GL_ES\n  precision lowp float;  \n#endif\n    varying vec4 v_fragmentColor;      void main()  {      gl_FragColor = v_fragmentColor;  }  );
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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程序会以字符串的形式传入initWithByteArrays方法中,下面为initWithByteArrays方法:

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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; }
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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:

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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); // 验证编译是否成功
  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); }
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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Cocos2d-x中需要使用到的Shader程序都已经准备好了,如何使用后面会继续讲述;对OpenGL Shader(GLSL)不是很了解的同学可以查询一下这方面的资料。

来源网址:http://blog.csdn.net/xinchuantao/article/details/40108753

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