【cocos2d】使用 shader

使用内置 shader

关于 cocos2d-x 创建和使用 shader 的过程可以参考我这篇文章
cocos2d-x shader 源码解析

先上传接下来会用到的几张图片资源，图片来自网上，参考自这篇文章
http://www.cocoachina.com/bbs/read.php?tid=1693873

源图片 colormap.jpg

法线贴图 water_normal.jpg

使用内置 shader 非常简单，直接通过一个 key 值从 GLProgramCache 缓冲区取到一个 GLProgram，然后设置给 Node 即可；默认 shader 的 key 值在 GLProgram 中定义

auto sprite = Sprite::create("colormap.jpg");sprite->setPosition(visibleSize / 2);addChild(sprite);auto program = ShaderCache::getInstance()->programForKey(GLProgram::SHADER_NAME_POSITION_GRAYSCALE);sprite->setShaderProgram(program);

这里使用的SHADER_NAME_POSITION_GRAYSCALE 是设置图像变灰的功能，其使用的顶点着色器和片段着色器分别是 ccPositionTextureColor_noMVP_vert 和 ccPositionTexture_GrayScale_frag。

ccPositionTextureColor_noMVP_vert 顶点着色器不乘以 CC_MVPMatrix 矩阵，默认都会乘上这个矩阵，这是 2.x 留下的习惯，用于将局部坐标转换为世界坐标；而 3.x 顶点在传入 shader 之前就已经做转换了，所以可以不用乘上这个矩阵，只有带上 _noMVP 的着色器才不会乘上 CC_MVPMatrix 矩阵

//ccPositionTextureColor_noMVP_vertconst char* ccPositionTextureColor_noMVP_vert = STRINGIFY(attribute vec4 a_position;attribute vec2 a_texCoord;attribute vec4 a_color;\n#ifdef GL_ES\nvarying lowp vec4 v_fragmentColor;varying mediump vec2 v_texCoord;\n#else\nvarying vec4 v_fragmentColor;varying vec2 v_texCoord;\n#endif\nvoid main(){    gl_Position = CC_PMatrix * a_position;    v_fragmentColor = a_color;    v_texCoord = a_texCoord;});

ccPositionTexture_GrayScale_frag 为每一个颜色乘上一个数值，达到变灰的效果

//ccPositionTexture_GrayScale_fragconst char* ccPositionTexture_GrayScale_frag = STRINGIFY(\n#ifdef GL_ES\n\nprecision mediump float;\n\n#endif\n\n\n\nvarying vec4 v_fragmentColor;\n\nvarying vec2 v_texCoord;\n\n\n\nvoid main(void)\n\n{\n    \nvec4 c = texture2D(CC_Texture0, v_texCoord);\n    \ngl_FragColor.xyz = vec3(0.2126*c.r + 0.7152*c.g + 0.0722*c.b);\n    \ngl_FragColor.w = c.w;\n\n}\n);

运行结果

使用自定义 shader

首先，先上完整代码

auto sprite = Sprite::create("colormap.jpg");sprite->setPosition(visibleSize / 2);addChild(sprite);//第一步，读取着色器源代码auto fragSource = (GLchar*)(String::createWithContentsOfFile(FileUtils::getInstance()->fullPathForFilename("water.fs"))->getCString());//第二步，创建 GLProgram//从缓冲区取auto glProgram = GLProgramCache::getInstance()->getProgram("water_frag_shader");if (!glProgram){    //方式1    //glProgram = GLProgram::createWithByteArrays(ccPositionTextureColor_noMVP_vert, fragSource);    //方式2    glProgram = new GLProgram();    glProgram->initWithByteArrays(ccPositionTextureColor_noMVP_vert, fragSource);    glProgram->link();    glProgram->updateUniforms();    glProgram->autorelease();    //添加到缓冲区    GLProgramCache::getInstance()->addProgram(glProgram, "water_frag_shader");}//第三步，创建并设置 GLProgramState//方式1，通过缓冲区管理//sprite->setShaderProgram(glProgram);//方式2，与方式1一样//auto glProgramState = GLProgramState::getOrCreateWithGLProgram(glProgram);//sprite->setGLProgramState(glProgramState);//方式3，不经过缓冲区auto glProgramState = GLProgramState::create(glProgram);sprite->setGLProgramState(glProgramState);//第四步，设置 uniform 变量的值auto normalMapTexture = TextureCache::getInstance()->addImage("water_normal.jpg");glProgramState->setUniformTexture("u_normalMap", normalMapTexture);

这段程序实现一个水波效果，需要用到一个片段着色器，而顶点着色器即使用默认的就行，也就是 ccPositionTextureColor_noMVP_vert 这个着色器。创建一个着色器程序分为四步，第一步，读取着色器源代码；第二步，创建 GLProgram，这里列了两种方式，其实第二种方式就是第一种方式的内部实现，这两种方式是一样的，创建完 GLProgram 之后可以将其添加到 GLProgramCache 缓冲区，这样下次再使用同样的 GLProgram 时直接从缓冲区取即可；第三步，创建 GLProgramState 并设置给结点，这里列出了三种方式，同样前两种方式是一样的，第三种方式不使用 getOrCreateWithGLProgram 方法来获取 GLProgramState，这样就跳过了 GLProgramStateCache 缓冲区；最后一步不是必须的，如果着色器程序中有用到 uniform 变量，则通过 GLProgramState->setUniform*() 来设置它的值。

GLProgramState 默认是使用 GLProgramStateCache 缓冲区来管理的，这样做的好处是不必重复创建一样的 GLProgramState，缺点是一旦 GLProgramState 发生修改，所有使用该着色器的结点都会受影响。下面做个测试，两个精灵使用两个着色器，然后其中一个结点修改 GLProgramState 的 GLProgram

void HelloWorld::testMutilShader(){    Size visibleSize = Director::getInstance()->getVisibleSize();    //第一个 Sprite    auto sprite = Sprite::create("colormap.jpg");    sprite->setPosition(visibleSize / 2);    addChild(sprite);    auto fragSource = (GLchar*)(String::createWithContentsOfFile(FileUtils::getInstance()->fullPathForFilename("water.fs"))->getCString());    auto glProgram = GLProgram::createWithByteArrays(ccPositionTextureColor_noMVP_vert, fragSource);    sprite->setShaderProgram(glProgram);    auto normalMapTexture = TextureCache::getInstance()->addImage("water_normal.jpg");    sprite->getGLProgramState()->setUniformTexture("u_normalMap", normalMapTexture);    //第二个 Sprite    auto sprite2 = Sprite::create("colormap.jpg");    sprite2->setPosition(visibleSize / 4);    addChild(sprite2);    sprite2->setShaderProgram(glProgram);    //修改第二个 Sprite 的 GLProgram    auto newProgram = ShaderCache::getInstance()->programForKey(GLProgram::SHADER_NAME_POSITION_GRAYSCALE);    sprite2->getGLProgramState()->setGLProgram(newProgram);}

运行结果

可以看到，改了 sprite2 的 GLProgram 之后，sprite 的 GLProgram 也被修改了，因为它们使用的是同一个 GLProgramState。下面改用另一种方式，不使用 GLProgramStateCache

void HelloWorld::testMutilShader2(){    Size visibleSize = Director::getInstance()->getVisibleSize();    //第一个 Sprite    auto sprite = Sprite::create("colormap.jpg");    sprite->setPosition(visibleSize / 2);    addChild(sprite);    auto fragSource = (GLchar*)(String::createWithContentsOfFile(FileUtils::getInstance()->fullPathForFilename("water.fs"))->getCString());    auto glProgram = GLProgram::createWithByteArrays(ccPositionTextureColor_noMVP_vert, fragSource);    auto glProgramState = GLProgramState::create(glProgram);    sprite->setGLProgramState(glProgramState);    auto normalMapTexture = TextureCache::getInstance()->addImage("water_normal.jpg");    sprite->getGLProgramState()->setUniformTexture("u_normalMap", normalMapTexture);    //第二个 Sprite    auto sprite2 = Sprite::create("colormap.jpg");    sprite2->setPosition(visibleSize / 4);    addChild(sprite2);    sprite2->setShaderProgram(glProgram);    glProgramState = GLProgramState::create(glProgram);    sprite2->setGLProgramState(glProgramState);    sprite2->getGLProgramState()->setUniformTexture("u_normalMap", normalMapTexture);    //修改第二个 Sprite 的 GLProgram    auto newProgram = ShaderCache::getInstance()->programForKey(GLProgram::SHADER_NAME_POSITION_GRAYSCALE);    sprite2->getGLProgramState()->setGLProgram(newProgram);}

运行结果

可以看到，改了 sprite2 的 GLProgram 之后，sprite 并不受任何影响，因为它们的 GLProgramState 是相互独立的。

在 lua 中使用 shader

在 lua 中使用 shader 基本上和 c++ 一样，使用内置 shader 的方式

local sprite = display.newSprite("colormap.jpg"):move(display.center):addTo(self)local glProgram = cc.GLProgramCache:getInstance():getGLProgram("ShaderUIGrayScale")-- local glProgramState = cc.GLProgramState:getOrCreateWithGLProgram(glProgram)-- sprite:setGLProgramState(glProgramState)sprite:setGLProgram(glProgram)

使用自定义 shader 的方式

local glProgram = cc.GLProgramCache:getInstance():getGLProgram("water_shader")if not glProgram then    glProgram = cc.GLProgram:createWithFilenames("water.vs", "water.fs")    cc.GLProgramCache:getInstance():addGLProgram(glProgram, "water_shader")endsprite:setGLProgram(glProgram)local normalTexture = cc.TextureCache:getInstance():addImage("water_normal.jpg")sprite:getGLProgramState():setUniformTexture("u_normalMap", normalTexture)