OpenGLES2.0（三）着色器的基本使用

着色器在OpenGL中起着很重要的角色，前面我们也对着色器基本认识，图像渲染的，用来替代固定渲染管线的可编程程序。着色器替代了传统的固定渲染管线，可以实现3D图形学计算中的相关计算，由于其可编程性，可以实现各种各样的图像效果而不用受显卡的固定渲染管线限制。这极大的提高了图像的画质。

一、流程

着色器函数介绍
着色器使用示例

二、具体介绍

1、着色器函数介绍

glGetAttribLocation

函数原型：int glGetAttribLocation(int var0, String var1)

var0：获得着色器程序id

var1：顶点着色器的变量如vPosition

glGetUniformLocation

函数原型：int glGetUniformLocation(int var0, String var1)

var0：获得着色器程序id

var1：顶点着色器的变量如vPosition

glVertexAttribPointer

画笔设置顶点、颜色、纹理数据
函数原型：void glVertexAttribPointer(int indx, int size, int type, boolean normalized, int stride, Buffer ptr)
indx：指定要修改的顶点属性的索引值
size：指定每个顶点属性的组件数量。必须为1、2、3或者4。初始值为4。（如position是由3个（x,y,z）组成，而颜色是4个（r,g,b,a））
type：指定数组中每个组件的数据类型。可用的符号常量有GL_BYTE, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_SHORT,GL_UNSIGNED_SHORT, GL_FIXED, 和 GL_FLOAT，初始值为GL_FLOAT。
normalized：指定当被访问时，固定点数据值是否应该被归一化（GL_TRUE）或者直接转换为固定点值（GL_FALSE）。
stride：指定连续顶点属性之间的偏移量。如果为0，那么顶点属性会被理解为：它们是紧密排列在一起的。初始值为0。
ptr：需要赋的值指定一个指针，指向数组中第一个顶点属性的第一个组件。初始值为0。

glEnableVertexAttribArray

开启顶点和纹理绘制,激活属性字段
函数原型：void glEnableVertexAttribArray(int var0)
var0：着色器顶点数据

glActiveTexture

该函数选择一个纹理单元，线面的纹理函数将作用于该纹理单元上，参数为符号常量GL_TEXTUREi ，i的取值范围为0~K-1，K是OpenGL实现支持的最大纹理单元数，和GLES20.glUniform1f(vTexture, i)相对应。

glBindTexture

绑定纹理数据
函数原型：glBindTexture(int var0, int var1);
var0:纹理类型
var1:纹理数据

glDrawArrays

执行绘制
函数原型：GL_APICALL void GL_APIENTRY glDrawArrays (GLenum mode, GLint first, GLsizei count);
mode：绘制方式，OpenGL2.0以后提供以下参数：GL_POINTS、GL_LINES、GL_LINE_LOOP、GL_LINE_STRIP、GL_TRIANGLES、GL_TRIANGLE_STRIP、GL_TRIANGLE_FAN。
first：从数组缓存中的哪一位开始绘制，一般为0。
count：数组中顶点的数量。

mode	说明
GL_LINES_STRIP（条带线）	按照顶点顺序连接顶点
GL_TRIANGLES（循环线）	按照顶点顺序连接顶点，最后一个点连接第一点
GL_TRIANGLES（三角形）	三个点一组，如果不够三个点就会舍弃多余的点
GL_TRIANGLE_STRIP（三角形带）	顶点按照顺序依次组成三角形绘制，最后实际形成的是一个三角型带
GL_TRIANGLE_FAN（三角形扇面）	将第一个点作为中心点，其他点作为边缘点，绘制一系列的组成扇形的三角形

glCreateShader

函数原型：int glCreateShader(int type)
type：GLES20.GL_VERTEX_SHADER或GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER

glShaderSource

函数原型：int glShaderSource(int shader, String source)
shader：着色器id
source：着色器String文件
加载着色器资源

glCompileShader

函数原型：void glCompileShader (int shader)
shader：片元着色器或顶点着色器id
编译着色器

glDeleteShader

函数原型：void glDeleteShader (int shader)
shader：片元着色器或顶点着色器id
删除着色器

glCreateProgram

函数原型：int glCreateProgram ()
在连接着色器之前，应该先创建着色器接收程序的容器，该方法相当于就是创建一个容器。
如果创建成功，返回一个正整数作为该着色器程序的id。

glAttachShader

函数原型：void glAttachShader (int program, int shader)
绑定顶点着色器着色器和片元着色器，绑定到容器中。它们都是同一个方法。

glLinkProgram

函数原型：void glLinkProgram (int program)
链接程序

glGetProgramiv

函数原型：void glGetProgramiv(int var0, int var1, int[] var2, int var3)
获取program的连接情况

在这里创建着色器程序的代码基本介绍完毕了，在CreateProgram方法中，返回一个int类型的变量，我暂时把这个int类型的变量叫做变量A，在使用时，还会用到glUseProgram。

glUseProgram

函数原型：void glUseProgram(int var0);
它的作用就是使用某套share程序

Matrix

在MatrixState自定义的类中，封装了对变换矩阵的常用方法

public class MatrixState {
    private static float[] mProjMatrix = new float[16];//4x4矩阵 投影用
    private static float[] mVMatrix = new float[16];//摄像机位置朝向9参数矩阵
    private static float[] mMVPMatrix;//最后起作用的总变换矩阵
    static float[] mMMatrix = new float[16];//具体物体的移动旋转矩阵

    //获取不变换初始矩阵
    public static void setInitStack() {
        Matrix.setRotateM(mMMatrix, 0, 0, 1, 0, 0);
    }

    //设置沿xyz轴移动
    public static void transtate(float x, float y, float z) {
        Matrix.translateM(mMMatrix, 0, x, y, z);
    }

    //设置绕xyz轴转动
    public static void rotate(float angle, float x, float y, float z) {
        Matrix.rotateM(mMMatrix, 0, angle, x, y, z);
    }

    /**
     * 作用：设置摄像机
     * 前三个：摄像机位置x y z
     * 中间三个：摄像机目标点x y z
     * 后三个：摄像机UP向量X分量，摄像机UP向量Y分量，摄像机UP向量Z分量
     */
    public static void setCamera(float cx, float cy, float cz, float tx, float ty, float tz, float upx, float upy, float upz) {
        Matrix.setLookAtM(mVMatrix, 0,
                cx, cy, cz,
                tx, ty, tz,
                upx, upy, upz);
    }
    /**
     * 作用：设置透视投影参数
     * 前四个：near面的left，right，bottom，top
     * 后两个：near面距离，far面距离
     */
    public static void setProject(float left, float right, float bottom, float top, float near, float far) {
        Matrix.frustumM(mProjMatrix, 0, left, right, bottom, top, near, far);
    }

    //获取具体物体的总变换矩阵( // 合并投影和视口矩阵 )
    public static float[] getFinalMatrix() {
        mMVPMatrix = new float[16];
        Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mVMatrix, 0, mMMatrix, 0);
        Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mProjMatrix, 0, mMVPMatrix, 0);
        return mMVPMatrix;
    }
}

2、着色器使用示例

创建着色器片段

 public int loadshader(int shaderType, String source) {
        int shader = GLES20.glCreateShader(shaderType);
        if (shader != 0) {
            //加载shader的源代码
            GLES20.glShaderSource(shader, source);
            //编译shader
            GLES20.glCompileShader(shader);
            //声明一个数组存放着色器
            int[] shaderNum = new int[1];
            GLES20.glGetShaderiv(shader, GLES20.GL_COMPILE_STATUS, shaderNum, 0);
            if (shaderNum[0] != 0) {
                Log.e("zxx", "Could not compile shader " + shaderType + ":");
                Log.e("zxx", GLES20.glGetShaderInfoLog(shader));
                GLES20.glDeleteShader(shader);
                shader = 0;
            }
        }
        return shader;
    }

创建着色器程序

/**
*返回着色器程序id
*/
public int CreateProgram(String vertexSource, String fragmentSource) {
        //加载顶点着色器
        int vertexProgram = loadshader(GLES20.GL_VERTEX_SHADER, vertexSource);
        if (vertexProgram == 0) {
            return 0;
        }
        //加载片元着色器
        int fragmentProgram = loadshader(GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentSource);
        if (fragmentProgram == 0) {
            return 0;
        }
        //创建程序
        int program = GLES20.glCreateProgram();
        //若程序创建成功则向程序中加入顶点着色器与片元着色器
        if (program != 0) {
            //绑定顶点着色器
            GLES20.glAttachShader(program, vertexProgram);
            checkGlError("glAttachShader");//检测错误
            //绑定片元着色器
            GLES20.glAttachShader(program, fragmentProgram);
            checkGlError("fragmentProgram");//检测错误
            GLES20.glLinkProgram(program);//链接程序
            //---------实际这一步都已经成功了，只是要检测错误的着色器
            //存放连接错误的数据
            int[] linkstatus = new int[1];
            //获取program的连接情况
            GLES20.glGetProgramiv(program, GLES20.GL_LINK_STATUS, linkstatus, 0);
            if (linkstatus[0] != GLES20.GL_TRUE) {
                Log.e("zxx", "Could not link program: ");
                Log.e("zxx", GLES20.glGetProgramInfoLog(program));
                GLES20.glDeleteProgram(program);
                program = 0;
            }
        }
        return program;
    }
    //检测错误
    public void checkGlError(String op) {
        int error;
        while ((error = GLES20.glGetError()) != GLES20.GL_NO_ERROR) {
            Log.e("zxx", op + ": glError " + error);
            throw new RuntimeException(op + ": glError " + error);
        }
    }

使用着色器

//初始化着色器
    public void initShader(Context context) {
        //加载顶点着色器的脚本内容
         String vertexSource = OpenUtils.readRawTextFile(context, R.raw.camera_vertex);
        //加载片元着色器的脚本内容
        String fragSource = OpenUtils.readRawTextFile(context, R.raw.camera_frag);
        //基于顶点着色器与片元着色器创建程序
        mProgram = CreateProgram(mVertexShader, mFragmentShader);
        //获取程序中顶点位置属性引用id
        vPosition = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vPosition");
        //获取程序中顶点纹理坐标属性引用id
        vCoord = GLES20.glGetAttribLocation(mProgram, "vCoord");
        //获取程序中总变换矩阵引用id
        vMatrix = GLES20.glGetUniformLocation(mProgram, "vMatrix");
    }