OpenGL系列之十三:实现Shader绚丽动画

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实现效果

代码实现

这里我是用的这个案例改造的:https://www.shadertoy.com/view/tsXBzS
改造完后的片元着色器代码如下:

#version 300 es
//高精度绘制,否则会模糊
precision highp float;
//precision mediump float;
uniform float uValue;
uniform vec2 iResolution;
in vec2 o_uv;
out vec4  fragColor;

vec3 palette(float d){
    return mix(vec3(0.2,0.7,0.9),vec3(1.,0.,1.),d);
}

vec2 rotate(vec2 p,float a){
    float c = cos(a);
    float s = sin(a);
    return p*mat2(c,s,-s,c);
}

float map(vec3 p){
    for( int i = 0; i<8; ++i){
        float t = uValue*0.2;
        p.xz =rotate(p.xz,t);
        p.xy =rotate(p.xy,t*1.89);
        p.xz = abs(p.xz);
        p.xz-=.5;
    }
    return dot(sign(p),p)/5.;
}

vec4 rm (vec3 ro, vec3 rd){
    float t = 0.;
    vec3 col = vec3(0.);
    float d;
    for(float i =0.; i<64.; i++){
        vec3 p = ro + rd*t;
        d = map(p)*.5;
        if(d<0.02){
            break;
        }
        if(d>100.){
            break;
        }
        //col+=vec3(0.6,0.8,0.8)/(400.*(d));
        col+=palette(length(p)*.1)/(400.*(d));
        t+=d;
    }
    return vec4(col,1./(d*100.));
}
void main()
{
    vec2 uv = (o_uv-(iResolution.xy/2.))/iResolution.x;;
    vec3 ro = vec3(0.,0.,-50.);
    ro.xz = rotate(ro.xz,uValue);
    vec3 cf = normalize(-ro);
    vec3 cs = normalize(cross(cf,vec3(0.,1.,0.)));
    vec3 cu = normalize(cross(cf,cs));

    vec3 uuv = ro+cf*3. + uv.x*cs + uv.y*cu;

    vec3 rd = normalize(uuv-ro);

    vec4 col = rm(ro,rd);


    fragColor = col;
}

这里为了实现全屏的效果我调整了坐标系,及部分代码具体代码(主要调整CCRender)如下:
CCRender.h

#ifndef OPENGLDEMO_CCRENDER_H
#define OPENGLDEMO_CCRENDER_H

#include "CCTexture.h"
#include "CCOpenGLShader.h"
#include "CCOpenGLVAO.h"
#include "CCOpenGLBuffer.h"

class CCRender{
public:
    CCRender();
    ~CCRender();
    //旋转角度
    float m_angle =0.0f;
    //变换的值
    float u_value = 0.0f;
    int screenWidth;//屏幕宽度
    int screenHeight;//屏幕高度
    glm::vec2 iResolution = glm::vec2( 1,1);
    CCTexture ccTexture;
    CCOpenGLShader ccOpenGlShader;
    CCOpenGLVAO          ccVAO;
    CCOpenGLBuffer*       ccVBO;
    CCOpenGLBuffer*       ccEBO;
    void initGL();
    void paintGL();
    void resizeGL(int width,int height);
    void drawShaderAnim();
    void setupRenderingObject();
    void release();
};
#endif //OPENGLDEMO_CCRENDER_H

CCRender.cpp

#include "CCRender.h"

CCRender::CCRender() {
    ccVBO = new CCOpenGLBuffer(CCOpenGLBuffer::VertexBuffer,CCOpenGLBuffer::StaticDraw);
    ccEBO = new CCOpenGLBuffer(CCOpenGLBuffer::IndexBuffer,CCOpenGLBuffer::StaticDraw);
}

CCRender::~CCRender(){
    release();
}

/**
 * 加载
 */
void CCRender::initGL()
{
    //清空颜色
    glClearColor(0.0,0,0,1.0);
    //清空深度缓存
    glClearDepthf(1.0);
    //开启深度测试
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    //什么情况下使用深度测试
    glDepthFunc(GL_LEQUAL);

    setupRenderingObject();
}

/**
 * 先加载VAO VBO EBO等缓存数据
 */
void CCRender::setupRenderingObject()
{
    //顶点数据
    const CCFloat5 cubeVertexs[]  = {
            {  -540,-1045, 1.0 ,  0.0, 0.0 },
            {  -540, 1045, 1.0 ,  0.0, 1.0 },
            {  540, -1045,  1.0 , 1.0, 0.0 },
            {   540, 1045, 1.0 ,  1.0, 1.0 },
    };

    //索引数据
    const short cubeIndexs[]= {
            0, 1, 2,  2, 1, 3,
    };

    ccVAO.Create();
    ccVAO.Bind();

    ccVBO->Create();
    ccVBO->Bind();
    ccVBO->SetBufferData(cubeVertexs,sizeof(cubeVertexs));


    ccEBO->Create();
    ccEBO->Bind();
    ccEBO->SetBufferData(cubeIndexs,sizeof(cubeIndexs));

    //数据的位置
    int offset = 0;

    ccOpenGlShader.SetAttributeBuffer(0,GL_FLOAT, (void *)offset, 3, sizeof(CCFloat5));
    ccOpenGlShader.EnableAttributeArray(0);

    //由于数据类型为float,而uv数据的在第四第五的位置,因此需要偏移3个
    offset += 3 * sizeof(float);

    ccOpenGlShader.SetAttributeBuffer(1,GL_FLOAT, (void *)offset, 2, sizeof(CCFloat5));
    ccOpenGlShader.EnableAttributeArray(1);

    ccVAO.Release();
    ccVBO->Release();
    ccEBO->Release();
}

/**
 * 绘制
 */
void CCRender::paintGL()
{
    //清空颜色缓冲区或深度缓冲区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    drawShaderAnim();
}

/**
 * Shader动画
 */
void CCRender::drawShaderAnim() {
//    m_angle += 0.05f;

    u_value += 0.05f;
//    if(u_value >= 1.0){
//        u_value = 1.0;
//    }

    glm::mat4x4  objectMat;
    glm::mat4x4  objectTransMat = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(0.0f, 0.0f, -1));
    glm::mat4x4  objectRotMat = glm::rotate(glm::mat4(1.0f),m_angle,glm::vec3(1.0f, 1.0f, 1.0) );
    glm::mat4x4  objectScaleMat = glm::scale(glm::mat4(1.0f),glm::vec3(1.0f, 1.0f, 0.0) );

//    glm::mat4 projMat = glm::perspective(glm::radians(60.0f), (float)9/(float)18, 0.0f, 1000.0f);

    float halfWidth = screenWidth / 2.0f;
    float halfHeight = screenHeight / 2.0f;

    //以当前屏幕宽高设置坐标
    glm::mat4 projMat = glm::ortho(-halfWidth, halfWidth, -halfHeight, halfHeight, 0.1f, 100.0f);

    objectMat = projMat* objectTransMat * objectScaleMat* objectRotMat ;

    ccOpenGlShader.Bind();

    ccOpenGlShader.SetUniformValue("u_mat",objectMat);
    //设置变化的值
    ccOpenGlShader.SetUniformValue("uValue",u_value);

    //设置iResolution
    ccOpenGlShader.SetUniformValue("iResolution",iResolution);

    ccVAO.Bind();

    glDrawElements(GL_TRIANGLES,6,GL_UNSIGNED_SHORT,(void *)0);
    ccOpenGlShader.Release();
    ccVAO.Release();
}


/**
 * 窗口大小改变
 */
void CCRender::resizeGL(int width,int height)
{
    screenWidth = width;
    screenHeight = height;
    //设置窗口大小
    glViewport(0,0,width,height);
}

/**
 * 释放资源
 */
void CCRender::release()
{
    glDeleteTextures(6,ccTexture.m_texID);
    delete ccVBO;
    delete ccEBO;
}

补充说明

这里的片元着色器代码中要使用高精度,否则会模糊,代码如下所示:

//高精度绘制,否则会模糊
precision highp float;
//precision mediump float;

然后是坐标的更改,为了实现全屏显示,我调整了坐标系(下面展示关键代码):

//顶点数据
    const CCFloat5 cubeVertexs[]  = {
            {  -540,-1045, 1.0 ,  0.0, 0.0 },
            {  -540, 1045, 1.0 ,  0.0, 1.0 },
            {  540, -1045,  1.0 , 1.0, 0.0 },
            {   540, 1045, 1.0 ,  1.0, 1.0 },
    };
float halfWidth = screenWidth / 2.0f;
float halfHeight = screenHeight / 2.0f;
//以当前屏幕宽高设置坐标
glm::mat4 projMat = glm::ortho(-halfWidth, halfWidth, -halfHeight, halfHeight, 0.1f, 100.0f);

然后是iResolution的值,这个现在我也不太清楚他的规则,这里我传的(1,1),否则的话显示有偏移

glm::vec2 iResolution = glm::vec2( 1,1);

案例源码

https://gitee.com/itfitness/opengl-shader-gorgeous

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