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
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<std::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。