OpenGL ES分屏滤镜-静态分屏

静态分屏是指每一个屏幕的图像都完全一样。

分屏滤镜实现原理是在片元着色器中修改纹理坐标和纹理的对应关系。分屏之后，每个屏内纹理的对应关系都不一样。

这里我们用一种通用的方式来实现分屏滤镜，将屏数交由外部来控制。

预备知识

首先，我们来了解等一下会使用到的 GLSL 运算和函数。vec2 是二维向量类型，它支持下面的各种运算。

向量与向量的加减乘除（两个向量需要保证维数相同）

下面以乘法为例，其他类似。

vec2 a, b, c;
c = a * b;

等价于

c.x = a.x * b.x;
c.y = a.y * b.y;

向量与标量的加减乘除

下面以加法为例，其他类似。

vec2 a, b;
float c;
b = a + c;

等价于

b.x = a.x + c;
b.y = a.y + c;

向量与向量的 mod 运算（两个向量需要保证维数相同）

vec2 a, b, c;
c = mod(a, b);

等价于

c.x = mod(a.x, b.x);
c.y = mod(a.y, b.y);

向量与标量的 mod 运算

vec2 a, b;
float c;
b = mod(a, c);

等价于

b.x = mod(a.x, c);
b.y = mod(a.y, c);

着色器实现

有了上面的 GLSL 运算知识，来看下我们最终实现的片元着色器。

precision highp float;

uniform sampler2D inputImageTexture;
varying vec2 textureCoordinate;

uniform float horizontal;  // (1)
uniform float vertical;

void main (void) {
   float horizontalCount = max(horizontal, 1.0);  // (2)
   float verticalCount = max(vertical, 1.0);
 
   float ratio = verticalCount / horizontalCount;  // (3)
   
   vec2 originSize = vec2(1.0, 1.0);
   vec2 newSize = originSize;
   
   if (ratio > 1.0) {
       newSize.y = 1.0 / ratio;
   } else { 
       newSize.x = ratio;
   }
   
   vec2 offset = (originSize - newSize) / 2.0;  // (4)
   vec2 position = offset + mod(textureCoordinate * min(horizontalCount, verticalCount), newSize);  // (5)
   
   gl_FragColor = texture2D(inputImageTexture, position);  // (6)
}

• (1) 我们最终暴露的接口，通过 uniform 变量的形式，从着色器外部传入横向分屏数 horizontal 和纵向分屏数 vertical 。
• (2) 开始运算前，做了最小分屏数的限制，避免小于 1.0 的分屏数出现。
• (3) 从这一行开始，是为了计算分屏之后，每一屏的新尺寸。比如分成 2 : 2，则 newSize 仍然是 (1.0, 1.0)，因为每一屏都能显示完整的图像；而分成 3 : 2（横向 3 屏，纵向 2 屏），则 newSize 将会是 (2.0 / 3.0, 1.0)，因为每一屏的纵向能显示完整的图像，而横向只能显示 2 / 3 的图像。
• (4) 计算新的图像在原始图像中的偏移量。因为我们的图像要居中裁剪，所以要计算出裁剪后的偏移。比如 (2.0 / 3.0, 1.0) 的图像，对应的 offset 是 (1.0 / 6.0, 0.0) 。
• (5) 这一行是这个着色器的精华所在，可能不太好理解。我们将原始的纹理坐标，乘上 horizontalCount 和 verticalCount 的较小者，然后对新的尺寸进行求模运算。这样，当原始纹理坐标在 0 ~ 1 的范围内增长时，可以让新的纹理坐标在 newSize 的范围内循环多次。另外，计算的结果加上 offset，可以让新的纹理坐标偏移到居中的位置。

下面简单演示一下每一步计算的效果，帮助理解：

image

• (6) 通过新的计算出来的纹理坐标，从纹理中读出相应的颜色值输出。