0012 -- GLSL语言自定义着色器加载图片

2020-08-07 本文已影响0人清风烈酒2157

前言

接下来通过一个例子,研究OpenGL是着色器是如何编译和链接提供使用.

自定义顶点着色器

attribute vec4 position;
attribute vec2 textCoordinate;
varying lowp vec2 varyTextCoord;

void main()
{
    varyTextCoord = textCoordinate;
    gl_Position = position;
}

gl_Position:顶点着色器计算完之后的结果
textCoordinate:纹理坐标
varyTextCoord:等于attribute传递进来的textCoordinate,为了拿到纹理坐标的值

自定义片断着色器


precision highp float; //高精度
varying lowp vec2 varyTextCoord;
uniform sampler2D colorMap;

void main()
{
   
    
    gl_FragColor = texture2D(colorMap, varyTextCoord);

}

uniform传递方式 sampler2D类型 colorMap变量名
varyTextCoord:纹理坐标和顶点着色器对应,必须一样
colorMap:纹理
varyTextCoord:纹理坐标
texture2D内建函数,返回值是颜色值

编译链接绑定

不采用GLKBaseEffect，使用编译链接自定义的着色器（shader）。用简单的glsl语言来实现顶点、片元着色器，并图形进行简单的变换。

基本思路

1.创建图层
2.创建上下文
3.清空缓存区
4.设置RenderBuffer
5.设置FrameBuffer
6.开始绘制

准备工作

首先,修改Storyboard里面View的父类为MyView.
其次,导入#import <OpenGLES/ES2/gl.h>,声明一些属性.



//在iOS和tvOS上绘制OpenGL ES内容的图层，继承与CALayer
@property(nonatomic, strong) CAEAGLLayer  *myEagLayer; 
//上下文
@property(nonatomic, strong) EAGLContext *myContext;
//渲染缓冲区
@property(nonatomic, assign) GLuint myColorRenderBuffer;
//帧缓冲区
@property(nonatomic, assign) GLuint myColorFrameBuffer;
//着色器程序对象
@property(nonatomic, assign) GLuint myPrograme;

着色器程序对象将顶点着色器和片段着色器与它绑定到一起.

设置图层


- (void)setUpLayer{
    //创建特殊图层
    self.myEagLayer = (CAEAGLLayer *)self.layer;
    //设置scale
    [self setContentScaleFactor:[[UIScreen mainScreen] scale]];
    // 设置描述属性
    NSDictionary *pDcit = @{
        kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking:@false,
        kEAGLDrawablePropertyColorFormat:kEAGLColorFormatRGBA8
        
    };
    self.myEagLayer.drawableProperties = pDcit;

}

+(Class)layerClass
{
    return [CAEAGLLayer class];
}

重写layerClass，将MyView返回的图层从CALayer替换成CAEAGLLayer.
设置scale,直接选择屏幕的宽高比
设置描述属性，这里设置不维持渲染内容以及颜色格式为RGBA8

kEAGLDrawablePropertyRetainedBacking:表示绘图表面显示后，是否保留其内容。
kEAGLDrawablePropertyColorFormat:可绘制表面的内部颜色缓存区格式，这个key对应的值是一个NSString指定特定颜色缓存区对象。默认是kEAGLColorFormatRGBA8；
kEAGLColorFormatRGBA8：32位RGBA的颜色，4*8=32位
kEAGLColorFormatRGB565：16位RGB的颜色，
kEAGLColorFormatSRGBA8：sRGB代表了标准的红、绿、蓝，即CRT显示器、LCD显示器、投影机、打印机以及其他设备中色彩再现所使用的三个基本色素。sRGB的色彩空间基于独立的色彩坐标，可以使色彩在不同的设备使用传输中对应于同一个色彩坐标体系，而不受这些设备各自具有的不同色彩坐标的影响。

设置图形上下文

- (void)setUpContext{
   EAGLRenderingAPI api = kEAGLRenderingAPIOpenGLES2;
   EAGLContext *context = [[EAGLContext alloc] initWithAPI:api];
   if (!context){
       NSLog(@"context create error ");
       return;
   }
   if (![EAGLContext setCurrentContext:context]) {
       NSLog(@"setCurrentContext failed!");
       return;
   }
   self.myContext = context;
}

指定OpenGL ES 渲染API版本，我们使用2.0
创建图形上下文
判断是否创建成功
设置图形上下文
将局部context，变成全局的

清空缓存区


- (void)deleteRenderBufferAndFrameBuffer{
    
    glDeleteBuffers(1, &_myColorRenderBuffer);
    self.myColorRenderBuffer = 0;
    
    glDeleteBuffers(1, &_myColorFrameBuffer);
    self.myColorFrameBuffer = 0;
}

buffer分为frame buffer 和 render buffer 2个大类。
其中frame buffer 相当于render buffer的管理者。
frame buffer object即称FBO。
render buffer则又可分为3类。colorBuffer、depthBuffer、stencilBuffer。

设置renderBuffer


- (void)setUpRenderBuffer{
   
   GLuint buffer;
   glGenRenderbuffers(1, &buffer);
   self.myColorRenderBuffer = buffer;
   
   glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, self.myColorRenderBuffer);
   
   [self.myContext renderbufferStorage:GL_RENDERBUFFER fromDrawable:self.myEagLayer];
   
}

定义一个缓存区ID
申请一个缓存区标志
拿到buffer传给myColorRenderBuffer
将标识符绑定到GL_RENDERBUFFER
将可绘制对象drawable object's CAEAGLLayer的存储绑定到OpenGL ES renderBuffer对象

设置framebuffer


- (void)setUpFrameBuffer{
    GLuint buffer;
    glGenFramebuffers(1, &buffer);
    
    self.myColorFrameBuffer = buffer;
    
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, self.myColorFrameBuffer);
    
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, self.myColorRenderBuffer);
    

}

定义一个缓存区ID
申请一个缓存区标志
拿到buffer传给myColorFrameBuffer
绑定

生成帧缓存区之后，则需要将renderbuffer跟framebuffer进行绑定，
调用glFramebufferRenderbuffer函数进行绑定到对应的附着点上，后面的绘制才能起作用

将渲染缓存区myColorRenderBuffer 通过glFramebufferRenderbuffer函数绑定到 GL_COLOR_ATTACHMENT0上。

开始绘制


- (void)renderLayer{
    
    glClearColor(0.3f, 0.45f, 0.5f, 1.0f);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    CGFloat scale = [[UIScreen mainScreen] scale];
    glViewport(self.frame.origin.x * scale, self.frame.origin.y * scale, self.frame.size.width * scale, self.frame.size.height * scale);
    NSString *verfilePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"shaderv" ofType:@"vsh"];
     NSString *fragfilePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"shaderf" ofType:@"fsh"];
    self.myPrograme = [self LoadShaders:verfilePath withfrag:fragfilePath];
    glLinkProgram(self.myPrograme);
    GLint linkStatus;
    glGetProgramiv(self.myPrograme, GL_LINK_STATUS, &linkStatus);
    if (linkStatus == GL_FALSE){
       GLchar message[1024];
       glGetProgramInfoLog(self.myPrograme, sizeof(message), 0, &message[0]);
       NSString *messageString = [NSString stringWithUTF8String:message];
       NSLog(@"Program Link Error:%@",messageString);
       return;
    }
    NSLog(@"Program Link Success!");
    
    glUseProgram(self.myPrograme);
    
    GLfloat attrArr[] =
       {
           0.5f, -0.5f, -1.0f,     1.0f, 0.0f,
           -0.5f, 0.5f, -1.0f,     0.0f, 1.0f,
           -0.5f, -0.5f, -1.0f,    0.0f, 0.0f,
           
           0.5f, 0.5f, -1.0f,      1.0f, 1.0f,
           -0.5f, 0.5f, -1.0f,     0.0f, 1.0f,
           0.5f, -0.5f, -1.0f,     1.0f, 0.0f,
       };
    
    GLuint attrBuffer;
    glGenBuffers(1, &attrBuffer);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, attrBuffer);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(attrArr), attrArr, GL_DYNAMIC_DRAW);
     //(1)注意：第二参数字符串必须和shaderv.vsh中的输入变量：position保持一致
    GLuint position = glGetAttribLocation(self.myPrograme, "position");
     //(2).设置合适的格式从buffer里面读取数据
    glEnableVertexAttribArray(position);
    
     //(3).设置读取方式
    //参数1：index,顶点数据的索引
    //参数2：size,每个顶点属性的组件数量，1，2，3，或者4.默认初始值是4.
    //参数3：type,数据中的每个组件的类型，常用的有GL_FLOAT,GL_BYTE,GL_SHORT。默认初始值为GL_FLOAT
    //参数4：normalized,固定点数据值是否应该归一化，或者直接转换为固定值。（GL_FALSE）
    //参数5：stride,连续顶点属性之间的偏移量，默认为0；
    //参数6：指定一个指针，指向数组中的第一个顶点属性的第一个组件。默认为0
    
    glVertexAttribPointer(position, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE,  sizeof(GL_FLOAT) * 5, NULL);
    
   //(1).glGetAttribLocation,用来获取vertex attribute的入口的.
    //注意：第二参数字符串必须和shaderv.vsh中的输入变量：textCoordinate保持一致 
    GLuint textColor = glGetAttribLocation(self.myPrograme, "textCoordinate");
     //(2).设置合适的格式从buffer里面读取数据
    glEnableVertexAttribArray(textColor);
     //(3).设置读取方式
    //参数1：index,顶点数据的索引
    //参数2：size,每个顶点属性的组件数量，1，2，3，或者4.默认初始值是4.
    //参数3：type,数据中的每个组件的类型，常用的有GL_FLOAT,GL_BYTE,GL_SHORT。默认初始值为GL_FLOAT
    //参数4：normalized,固定点数据值是否应该归一化，或者直接转换为固定值。（GL_FALSE）
    //参数5：stride,连续顶点属性之间的偏移量，默认为0；
    //参数6：指定一个指针，指向数组中的第一个顶点属性的第一个组件。默认为0
    glVertexAttribPointer(textColor, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(GLfloat) * 5, (float*)NULL + 3);
    
    
    
    [self setupTexture:@"iu.jpg"];
    
    glUniform1i(glGetUniformLocation(self.myPrograme, "colorMap"), 0);
    
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);

    [self.myContext presentRenderbuffer:GL_RENDERBUFFER];
    
}

设置清屏颜色
清除屏幕
设置视口大小
读取顶点着色程序、片元着色程序
loadShaders加载shader
glLinkProgram,glGetProgramiv链接,获取链接状态
glUseProgram使用program
attrBuffer设置顶点、纹理坐标
position处理顶点数据
- 1. 顶点缓存区
- 1. 申请一个缓存区标识符
- 1. 将attrBuffer绑定到GL_ARRAY_BUFFER标识符上
- 1. 把顶点数据从CPU内存复制到GPU上
将顶点数据通过myPrograme中的传递到顶点着色程序的position
- 1.glGetAttribLocation,用来获取vertex attribute的入口的.
- 2.告诉OpenGL ES,通过glEnableVertexAttribArray，
- 3.最后数据是通过glVertexAttribPointer传递过去的。
textCoor处理纹理数据
setupTexture加载纹理
glUniform1i设置纹理采样器 sampler2D
glDrawArrays绘图
presentRenderbuffer从渲染缓存区显示到屏幕上

从图片中加载纹理


//从图片中加载纹理
- (GLuint)setupTexture:(NSString *)fileName {
    
    //1、将 UIImage 转换为 CGImageRef
    CGImageRef spriteImage = [UIImage imageNamed:fileName].CGImage;
    
    //判断图片是否获取成功
    if (!spriteImage) {
        NSLog(@"Failed to load image %@", fileName);
        exit(1);
    }
    
    //2、读取图片的大小，宽和高
    size_t width = CGImageGetWidth(spriteImage);
    size_t height = CGImageGetHeight(spriteImage);
    
    //3.获取图片字节数 宽*高*4（RGBA）
    GLubyte * spriteData = (GLubyte *) calloc(width * height * 4, sizeof(GLubyte));
    
    //4.创建上下文
    /*
     参数1：data,指向要渲染的绘制图像的内存地址
     参数2：width,bitmap的宽度，单位为像素
     参数3：height,bitmap的高度，单位为像素
     参数4：bitPerComponent,内存中像素的每个组件的位数，比如32位RGBA，就设置为8
     参数5：bytesPerRow,bitmap的没一行的内存所占的比特数
     参数6：colorSpace,bitmap上使用的颜色空间  kCGImageAlphaPremultipliedLast：RGBA
     */
    CGContextRef spriteContext = CGBitmapContextCreate(spriteData, width, height, 8, width*4,CGImageGetColorSpace(spriteImage), kCGImageAlphaPremultipliedLast);
    

    //5、在CGContextRef上--> 将图片绘制出来
    /*
     CGContextDrawImage 使用的是Core Graphics框架，坐标系与UIKit 不一样。UIKit框架的原点在屏幕的左上角，Core Graphics框架的原点在屏幕的左下角。
     CGContextDrawImage
     参数1：绘图上下文
     参数2：rect坐标
     参数3：绘制的图片
     */
    CGRect rect = CGRectMake(0, 0, width, height);
   
    //6.使用默认方式绘制
    CGContextSetTextMatrix(spriteContext, CGAffineTransformIdentity);
    CGContextTranslateCTM(spriteContext, 0, rect.size.height);
    CGContextScaleCTM(spriteContext, 1.0, -1.0);
    CGContextDrawImage(spriteContext, rect, spriteImage);
    //7、画图完毕就释放上下文
    CGContextRelease(spriteContext);
    
    //8、绑定纹理到默认的纹理ID（
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);
    
    //9.设置纹理属性
    /*
     参数1：纹理维度
     参数2：线性过滤、为s,t坐标设置模式
     参数3：wrapMode,环绕模式
     */
    glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR );
    glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR );
    glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    
    float fw = width, fh = height;
    
    //10.载入纹理2D数据
    /*
     参数1：纹理模式，GL_TEXTURE_1D、GL_TEXTURE_2D、GL_TEXTURE_3D
     参数2：加载的层次，一般设置为0
     参数3：纹理的颜色值GL_RGBA
     参数4：宽
     参数5：高
     参数6：border，边界宽度
     参数7：format
     参数8：type
     参数9：纹理数据
     */
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, fw, fh, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, spriteData);
    
    //11.释放spriteData
    free(spriteData);
    return 0;
}

图片旋转

CGContextDrawImage 使用的是Core Graphics框架，坐标系与UIKit 不一样。UIKit框架的原点在屏幕的左上角，Core Graphics框架的原点在屏幕的左下角.画出来的图片是倒立的.

image.png

压入一个单元矩阵
将画图向上平移屏幕高度,在绕x轴选择180°.


    CGContextSetTextMatrix(spriteContext, CGAffineTransformIdentity);
    CGContextTranslateCTM(spriteContext, 0, rect.size.height);
    CGContextScaleCTM(spriteContext, 1.0, -1.0);

image.png

效果图

image.png

加载着色器

根据文件路径加载着色器,进行编译并连接到一起
最后返回program着色器`程序对象


#pragma mark --shader
- (GLuint)LoadShaders:(NSString *)vert withfrag:(NSString *)frag{
     
    //1,定义两个着色器对象
    
    GLuint VerShader,fragShader;
    //创建program
    GLuint program = glCreateProgram();
    
    //2.编译顶点着色程序、片元着色器程序
    //参数1：编译完存储的底层地址
    //参数2：编译的类型，GL_VERTEX_SHADER（顶点）、GL_FRAGMENT_SHADER(片元)
    //参数3：文件路径
    [self ClangCompileShader:&VerShader type:GL_VERTEX_SHADER file:vert];
    [self ClangCompileShader:&fragShader type:GL_FRAGMENT_SHADER file:frag];
     //3.创建最终的程序
    glAttachShader(program, VerShader);
    glAttachShader(program, fragShader);
    //4.释放不需要的shader
    glDeleteShader(VerShader);
    glDeleteShader(fragShader);
    
    return program;
}

- (void)ClangCompileShader:(GLuint *)shader type:(GLenum )type file:(NSString *)file{
    //1.读取文件路径字符串
    NSString *content = [NSString stringWithContentsOfFile:file encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];
    const GLchar* sourse = (GLchar *)[content UTF8String];
    //2.创建一个shader（根据type类型）
    *shader = glCreateShader(type);
    //3.将着色器源码附加到着色器对象上。
    //参数1：shader,要编译的着色器对象 *shader
    //参数2：numOfStrings,传递的源码字符串数量 1个
    //参数3：strings,着色器程序的源码（真正的着色器程序源码）
    //参数4：lenOfStrings,长度，具有每个字符串长度的数组，或NULL，这意味着字符串是NULL终止的
    glShaderSource(*shader, 1, &sourse, NULL);
   // 4.把着色器源代码编译成目标代码
    glCompileShader(*shader);

    
}

```


[demo](https://github.com/zedlv/glslDemo1.git)

0012 -- GLSL语言自定义着色器加载图片

前言

自定义顶点着色器

自定义片断着色器

编译链接绑定

准备工作

设置图层

设置图形上下文

清空缓存区

设置renderBuffer

设置framebuffer

开始绘制

从图片中加载纹理

加载着色器

猜你喜欢

热点阅读

0012 -- GLSL语言自定义着色器加载图片

前言

自定义顶点着色器

自定义片断着色器

编译 链接 绑定

准备工作

设置图层

设置图形上下文

清空缓存区

设置renderBuffer

设置framebuffer

开始绘制

从图片中加载纹理

加载着色器

猜你喜欢

热点阅读

编译链接绑定