opengl之vsh、fsh简易介绍+cocos2dx 3.0 shader 变灰
理解OpenGL渲染管线，对于学习OpenGL非常重要。下面是OpenGL渲染管线的示意图：（图中淡蓝色区域是可以编程的阶段）
此图是从wiki中拿过来的，OpenGL的渲染管线主要包括：
-
准备顶点数据（通过VBO、VAO和Vertex attribute来传递数据给OpenGL）
-
顶点处理（这里主要由Vertex Shader来完成，从上图中可以看出，它还包括可选的Tessellation和Geometry shader阶段）
-
顶点后处理（主要包括Clipping,顶点坐标归一化和viewport变换）
-
Primitive组装(比如3点组装成一个3角形）
-
光栅化成一个个像素
-
使用Fragment shader来处理这些像素
-
采样处理（主要包括Scissor Test,Depth Test,Blending,Stencil Test等）。
attribute vec4 position; attribute vec4 inputTextureCoordinate; varying vec2 textureCoordinate; precision mediump float; uniform float overTurn; void main() { gl_Position = position; if (overTurn>0.0) { textureCoordinate = vec2(inputTextureCoordinate.x,overTurn-inputTextureCoordinate.y); } else textureCoordinate = vec2(inputTextureCoordinate.x,inputTextureCoordinate.y); }
首先，每一个Shader程序都有一个main函数，这一点和c语言是一样的。
这里面有两种类型的变量，一种是attribute，另一种是varying.
attribute是从外部传进来的，每一个顶点都会有这两个属性，所以它也叫做vertex attribute（顶点属性）。
而varying类型的变量是在vertex shader和fragment shader之间传递数据用的。
这里的变量命名规则保持跟c一样就行了，注意gl_开头的变量名是系统内置的变量，所以大家在定义自己的变量名时，请不要以gl_开头。
而CC_MVPMatrix是一个mat4类型的变量，它是在cocos2d-x内部设置进来的。
即：
attribute：外部传入vsh文件的变量 每帧的渲染的可变参数 变化率高 用于定义每个点。
varying：用于 vsh和fsh之间相互传递的参数。
precisionmediump float 定义中等精度的浮点数。
uniform 外部传入vsh文件的变量 变化率较低 对于可能在整个渲染过程没有改变 只是个常量。
在main()当overTurn大于0的时候，函数里面做的事情就是将纹理y轴反转。
vertex shader是作用于每一个顶点的，如果vertex有三个点，那么vertex shader会被执行三次。
.fsh 是片段shader。在这里面我可以对于每一个像素点进行重新计算。
varying highp vec2 textureCoordinate; precision mediump float; uniform sampler2D videoFrame; vec4 memoryRender(vec4 color) { float gray; gray = color.r*0.3+color.g*0.59+color.b*0.11; color.r = gray; color.g = gray; color.b = gray; color.r += color.r*1.5; color.g = color.g*2.0; if(color.r > 255.0) color.r = 255.0; if(color.g > 255.0) color.g = 255.0; return color; } void main() { vec4 pixelColor; pixelColor = texture2D(videoFrame,textureCoordinatE); gl_FragColor = memoryRender(pixelColor); }
varyinghighpvec2textureCoordinate就是从vsh中传过来了纹理坐标。
uniformsampler2DvideoFrame是我们真正的纹理贴图。
texture2D(videoFrame,textureCoordinatE) 将纹理中的每个像素点颜色取出到pixelColor。
可以用memoryRender(pixelColor)将取到像素点重新加工。
fragment shader中也有一个main函数，同时我们看到这里也声明了一个与vertex shader相同的变量textureCoordinate。前面我们讲过，这个变量是用来在vertex shader和fragment shader之间传递数据用的。所以，它们的参数类型必须完全相同。如果一个是vec3,一个是vec4，shader编译的时候是会报错的。
而gl_FragColor我们知道它肯定是一个系统内置变量了，它的作用是定义最终画在屏幕上面的像素点的颜色。
总结：
对于着色器的编程并不是很困难，完全是C的语法。但是debug比较麻烦，对于类型的约束也很严格，必须是相同类型的才能进行算术运算。我们理解了这两个文件之后，就可以发挥我们的想象对纹理图片做出各种的处理。
另有人总结：
vsh 负责搞定像素位置,填写gl_Posizion 变量，偶尔搞定一下点大小的问题，填写 gl_PixelSize。
fsh 负责搞定像素外观，填写 gl_FragColor ，偶尔配套填写另外一组变量。
他们都是一个像素运行一次的，也可能运行多次。为了“这一像素”而努力计算。
程序的版本是cocos2dx 3.0.vs 2012.
代码如下：
#ifndef __GLTesTing_H_ #define __GLTesTing_H_ #include "cocos2d.h" USING_NS_Cc; class GLTesTingLayer : public cocos2d::Layer { public: static cocos2d::Scene* createScene(); virtual bool init(); void menuCloseCallBACk(cocos2d::ref* pSender); CREATE_FUNC(GLTesTingLayer); void graySprite(Sprite * spritE); virtual void visit( Renderer* renderer,const kmMat4 &parentTransform,bool parentTransformupdated ) override; void onDraw(); private: Customcatommand _command; }; #endif // ! __GLTesTing_H_ GLTesTingLayer
#include "GLTesTingLayer.h" cocos2d::Scene* GLTesTingLayer::createScene() { auto scene = Scene::create(); auto layer = GLTesTingLayer::create(); scene->addChild(layer); return scene; } bool GLTesTingLayer::init() { if ( !Layer::init() ) { return false; } this->setPosition(0,0); Size visibleSize = Director::geTinstance()->getVisibleSize(); auto sprite = Sprite::create("HelloWorld.png"); sprite->setAnchorPoint(Point(0.5,0.5)); sprite->setPosition(Point(visibleSize.width / 2,visibleSize.height / 2)); this->addChild(spritE); graySprite(spritE); this->setShaderProgram( ShaderCache::geTinstance()->getProgram(GLProgram::SHADER_NAME_POSITION_COLOR)); return true; } void GLTesTingLayer::menuCloseCallBACk( cocos2d::ref* pSender ) { } void GLTesTingLayer::graySprite( Sprite * sprite ) { if(spritE) { GLProgram * p = new GLProgram(); p->initWithFilenames("gray.vsh","gray.fsh"); p->bindAttribLOCATIOn(GLProgram::ATTRIBUTE_NAME_POSITION,GLProgram::VERTEX_ATTRIB_POSITION); p->bindAttribLOCATIOn(GLProgram::ATTRIBUTE_NAME_COLOR,GLProgram::VERTEX_ATTRIB_COLOR); p->bindAttribLOCATIOn(GLProgram::ATTRIBUTE_NAME_TEX_COORD,GLProgram::VERTEX_ATTRIB_TEX_COORDS); p->link(); p->updateUniforms(); sprite->setShaderProgram(p); } } void GLTesTingLayer::visit( Renderer* renderer,bool parentTransformupdated ) { Layer::visit( renderer,parentTransform,parentTransformupdated ); _command.init(_globalZOrder); _command.func = CC_CALLBACK_0(GLTesTingLayer::onDraw,this); Director::geTinstance()->getRenderer()->addCommand(&_command); } void GLTesTingLayer::onDraw() { auto glProgram = this->getShaderProgram(); glProgram->use(); glProgram->setUniformsForBuilTins(); glPointSize( 10.0f); glColor4f( 0.0f,1.0f,0.0f,1.0f); auto size = Director::geTinstance()->getWinSize(); float vertercies[] = { 100,100,200,300,100 }; float color[] = { 1,1,1 }; GL::enableVertexAttribs(GL::VERTEX_ATTRIB_FLAG_POSITION | GL::VERTEX_ATTRIB_FLAG_COLOR ); glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_POSITION,2,GL_FLOAT,GL_falSE,vertercies ); glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_COLOR,4,GL_TRUE,color); // 绘制三角形 glDrawArrays(GL_TRIANGLES,3 ); //通知cocos2d-x 的renderer，让它在合适的时候调用这些OpenGL命令 CC_INCREMENT_GL_DRAWN_BATCHES_AND_VERTICES(1,3); checK_GL_ERROR_DEBUG(); } GLTesTingLayer.cpp
内有利用shader使得sprite变灰的代码。
下面是变灰所用到的vsh和fsh文件。
attribute vec4 a_position;
attribute vec2 a_texCoord;
attribute vec4 a_color;
varying vec4 v_fragmentColor;
varying vec2 v_texCoord;
void main()
{
gl_Position = CC_PMatrix * a_position;
v_fragmentColor = a_color;
v_texCoord = a_texCoord;
}
gray.vsh
varying vec4 v_fragmentColor;
varying vec2 v_texCoord;
uniform sampler2D CC_Texture0;
void main()
{
vec4 v_orColor = v_fragmentColor * texture2D(CC_Texture0,v_texCoord);
float gray = dot(v_orColor.rgb,vec3(0.299,0.587,0.114));
gl_FragColor = vec4(gray,gray,v_orColor.a);
}
gray.fsh