Cocos2dx中的opengl使用（一）简单介绍
引擎提供了CCGLProgram类来处理着色器相关操作，对当前绘图程序进行了封装，其中使用频率最高的应该是获取着色器程序的接口：const GLuint getProgram();
该接口返回了当前着色器程序的标识符。后面将会看到，在操作OpenGL的时候，我们常常需要针对不同的着色器程序作设置。注意，这里返回的是一个无符号整型的标识符，而不是一个指针或结构引用，这是OpenGL接口的一个风格。对象（纹理、着色器程序或其他非标准类型）都是使用整型标识符来表示的。
CCGLProgram提供了两个函数导入着色器程序，支持直接从内存的字符串流载入或是从文件中读取。这两个函数的第一个参数均指定了顶点着色器，后一个参数则指定了像素着色器：
- /** Initializes the CCGLProgram with a vertex and fragment with bytes array */
- bool initWithVertexShaderByteArray(const GLchar* vShaderByteArray, const GLchar* fShaderByteArray);
- /** Initializes the CCGLProgram with a vertex and fragment with contents of filenames */
- bool initWithVertexShaderFilename(const char* vShaderFilename, const char* fShaderFilename);
仅仅加载肯定是不够的，我们还需要给着色器传递运行时必要的输入数据。在着色器中存在两种输入数据，分别被标识为attribute和uniform。
attribute变量是应用程序直接传递给顶点着色器的变量，在段着色器中不能访问。它描述的是每个顶点的属性，如位置、法线等，被限制为向量或标量这样的简单结构。必须为每个顶点指定对应的值，这类似于C中的函数参数。
uniform变量是全局性的，可以同时在顶点着色器和段着色器中访问。在整个渲染流水线中，每个uniform变量都是唯一的，不存在每个像素或顶点需要单独定义的问题，这一点是和C的全局变量类似的。uniform变量的可定义类型会更丰富一些，还可以包括纹理矩阵和纹理，甚至可以通过uniform block自定义复杂的数据类型。
uniform变量是全局性的，可以同时在顶点着色器和段着色器中访问。在整个渲染流水线中，每个uniform变量都是唯一的，不存在每个像素或顶点需要单独定义的问题，这一点是和C的全局变量类似的。uniform变量的可定义类型会更丰富一些，还可以包括纹理矩阵和纹理，甚至可以通过uniform block自定义复杂的数据类型。
int glGetUniformLocation(GLuint program, const GLchar* name);
对uniform变量的设置存在着一系列以"glUniform"为前缀的函数，这些函数的第一个参数为需要设置的参数标识，后面跟若干参数值.
shader配置文件 .vsh 和 .fsh
initWithVertexShaderFilename(const char* vShaderFilename, const char* fShaderFilename) 这里我们可以用到shader配置文件 .vsh 和 .fsh
可以参考quick-lua3.3 quick\lib\quick-src\extra\filters\shader目录下的部分例子，如
example_MultiTexture.vsh：
attribute vec4 a_position; attribute vec2 a_texCoord; attribute vec4 a_color; #ifdef GL_ES varying lowp vec4 v_fragmentColor; varying mediump vec2 v_texCoord; #else varying vec4 v_fragmentColor; varying vec2 v_texCoord; #endif void main() { gl_Position = CC_PMatrix * a_position; v_fragmentColor = a_color; v_texCoord = a_texCoord; }
example_MultiTexture.fsh：
#ifdef GL_ES precision mediump float; #endif varying vec4 v_fragmentColor; varying vec2 v_texCoord; uniform sampler2D u_texture1; uniform float u_interpolate; void main() { vec4 color1 = texture2D(CC_Texture0, v_texCoord); vec4 color2 = texture2D(u_texture1, v_texCoord); gl_FragColor = v_fragmentColor * mix( color1, color2, u_interpolate); }
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）。
1 attribute vec4 position;
2 attribute vec4 inputTextureCoordinate;
3
4 varying vec2 textureCoordinate;
5
6 precision mediump float;
7 uniform float overTurn;
8
9 void main()
10 {
11 gl_Position = position;
12 if (overTurn>0.0) {
13 textureCoordinate = vec2(inputTextureCoordinate.x,overTurn-inputTextureCoordinate.y);
14 }
15 else
16 textureCoordinate = vec2(inputTextureCoordinate.x,inputTextureCoordinate.y);
17 }
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。
precision mediump 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。
1 varying highp vec2 textureCoordinate;
2 precision mediump float;
3 uniform sampler2D videoFrame;
4
5 vec4 memoryRender(vec4 color)
6 {
7 float gray;
8 gray = color.r*0.3+color.g*0.59+color.b*0.11;
9 color.r = gray;
10 color.g = gray;
11 color.b = gray;
12
13 color.r += color.r*1.5;
14 color.g = color.g*2.0;
15
16 if(color.r > 255.0)
17 color.r = 255.0;
18 if(color.g > 255.0)
19 color.g = 255.0;
20
21 return color;
22 }
23
24 void main()
25 {
26 vec4 pixelColor;
27
28 pixelColor = texture2D(videoFrame, textureCoordinate);
29
30 gl_FragColor = memoryRender(pixelColor);
31 }
varying highp vec2 textureCoordinate 就是从vsh中传过来了纹理坐标。
uniform sampler2D videoFrame 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：
1 #ifndef __GLTesting_H_
2 #define __GLTesting_H_
3
4 #include "cocos2d.h"
5
6 USING_NS_CC;
7
8 class GLTestingLayer : public cocos2d::Layer
9 {
10 public:
11 static cocos2d::Scene* createScene();
12 virtual bool init();
13 void menuCloseCallback(cocos2d::Ref* pSender);
14 CREATE_FUNC(GLTestingLayer);
15 void graySprite(Sprite * sprite);
16 virtual void visit( Renderer* renderer, const kmMat4 &parentTransform, bool parentTransformUpdated ) override;
17 void onDraw();
18 private:
19 CustomCommand _command;
20 };
21 #endif // ! __GLTesting_H_
1 #include "GLTestingLayer.h"
2
3 cocos2d::Scene* GLTestingLayer::createScene()
4 {
5 auto scene = Scene::create();
6 auto layer = GLTestingLayer::create();
7 scene->addChild(layer);
8 return scene;
9 }
10
11 bool GLTestingLayer::init()
12 {
13 if ( !Layer::init() )
14 {
15 return false;
16 }
17
18 this->setPosition(0,0);
19 Size visibleSize = Director::getInstance()->getVisibleSize();
20 auto sprite = Sprite::create("HelloWorld.png");
21 sprite->setAnchorPoint(Point(0.5, 0.5));
22 sprite->setPosition(Point(visibleSize.width / 2, visibleSize.height / 2));
23 this->addChild(sprite);
24 graySprite(sprite);
25
26 this->setShaderProgram( ShaderCache::getInstance()->getProgram(GLProgram::SHADER_NAME_POSITION_COLOR));
27
28 return true;
29 }
30
31 void GLTestingLayer::menuCloseCallback( cocos2d::Ref* pSender )
32 {
33
34 }
35
36 void GLTestingLayer::graySprite( Sprite * sprite )
37 {
38 if(sprite)
39 {
40 GLProgram * p = new GLProgram();
41 p->initWithFilenames("gray.vsh", "gray.fsh");
42 p->bindAttribLocation(GLProgram::ATTRIBUTE_NAME_POSITION, GLProgram::VERTEX_ATTRIB_POSITION);
43 p->bindAttribLocation(GLProgram::ATTRIBUTE_NAME_COLOR, GLProgram::VERTEX_ATTRIB_COLOR);
44 p->bindAttribLocation(GLProgram::ATTRIBUTE_NAME_TEX_COORD, GLProgram::VERTEX_ATTRIB_TEX_COORDS);
45 p->link();
46 p->updateUniforms();
47 sprite->setShaderProgram(p);
48 }
49
50 }
51
52 void GLTestingLayer::visit( Renderer* renderer, const kmMat4 &parentTransform, bool parentTransformUpdated )
53 {
54 Layer::visit( renderer, parentTransform, parentTransformUpdated );
55 _command.init(_globalZOrder);
56 _command.func = CC_CALLBACK_0(GLTestingLayer::onDraw,this);
57 Director::getInstance()->getRenderer()->addCommand(&_command);
58 }
59
60 void GLTestingLayer::onDraw()
61 {
62 auto glProgram = this->getShaderProgram();
63 glProgram->use();
64 glProgram->setUniformsForBuiltins();
65 glPointSize( 10.0f);
66 glColor4f( 0.0f,1.0f,0.0f,1.0f);
67 auto size = Director::getInstance()->getWinSize();
68
69 float vertercies[] = { 100,100,
70 200, 200,
71 300, 100 };
72 float color[] = { 1,0,0,1,
73 0,1,0,1,
74 0,0,1,1 };
75 GL::enableVertexAttribs(GL::VERTEX_ATTRIB_FLAG_POSITION | GL::VERTEX_ATTRIB_FLAG_COLOR );
76 glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_POSITION, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, vertercies );
77 glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_COLOR, 4, GL_FLOAT,GL_TRUE, 0, color);
78 // 绘制三角形
79 glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0 ,3 );
80 //通知cocos2d-x 的renderer，让它在合适的时候调用这些OpenGL命令
81 CC_INCREMENT_GL_DRAWN_BATCHES_AND_VERTICES(1,3);
82 CHECK_GL_ERROR_DEBUG();
83
84 }
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。
1 attribute vec4 a_position;
2 attribute vec2 a_texCoord;
3 attribute vec4 a_color;
4
5
6 varying vec4 v_fragmentColor;
7 varying vec2 v_texCoord;
8
9 void main()
10 {
11 gl_Position = CC_PMatrix * a_position;
12 v_fragmentColor = a_color;
13 v_texCoord = a_texCoord;
14 }
1 varying vec4 v_fragmentColor;
2 varying vec2 v_texCoord;
3 uniform sampler2D CC_Texture0;
4
5 void main()
6 {
7 vec4 v_orColor = v_fragmentColor * texture2D(CC_Texture0, v_texCoord);
8 float gray = dot(v_orColor.rgb, vec3(0.299, 0.587, 0.114));
9 gl_FragColor = vec4(gray, gray, gray, v_orColor.a);
10 }
http://www.58player.com/blog-2534-93050.html
使用例子：http://www.cnblogs.com/U-tansuo/p/quick2-25_shader.html
