OpenGL ES2学习笔记（3）-- 使用Shader
渲染流水线
OpenGL ES 1.0和1.1使用的渲染方式是Fixed Function Pipeline，从2.0版本开始，转而使用Programmable Shader Pipeline。要想使用OpenGL ES 2.0，必须使用一种语法很像C语言的语言GLSL来编写Shader程序。
封装OpenGL API
直接通过OpenGL API来使用GLSL太繁琐了，因此我进行了简单的抽象和封装。
GLWrapper
import javax.media.opengl.GL2ES2;
public abstract class GLWrapper {
protected GL2ES2 getGL() {
return Glob.getInstance().getGL();
}
} GLWrapper类只有一个方法getGL()，返回 javax.media.opengl.GL2ES2接口。关于GL2ES2接口的更多信息，请看 这个网页。Glob对象稍后介绍。
GLObject
public abstract class GLObject extends GLWrapper {
protected int objectId;
}
GLObject继承GLWrapper，用来抽象OpenGL管理的对象（应该在GPU内存里）。
ShaderCompiler和ShaderObject
import static javax.media.opengl.GL2ES2.GL_FRAGMENT_SHADER;
import static javax.media.opengl.GL2ES2.GL_VERTEX_SHADER;
public class ShaderCompiler extends GLWrapper {
public ShaderObject compileVertexShader(String shaderCode) {
return compileShader(GL_VERTEX_SHADER, shaderCode);
}
public ShaderObject compileFragmentShader(String shaderCode) {
return compileShader(GL_FRAGMENT_SHADER, shaderCode);
}
private ShaderObject compileShader(int shaderType, String shaderCode) {
ShaderObject obj = new ShaderObject();
obj.objectId = getGL().glCreateShader(shaderType);
getGL().glShaderSource(obj.objectId, 1,
new String[] {shaderCode}, new int[] {shaderCode.length()}, 0);
getGL().glCompileShader(obj.objectId);
return obj;
}
}
public class ShaderObject extends GLObject {
}
前面说GLSL的语法和C语言很像，其实不光是语法，编译和链接过程也很像。ShaderCompiler抽象Shader编译器，ShaderObject抽象编译后的Shader对象。Vertex Shader和Fragment Shader的详细信息可以从OpenGL wiki上查到。
ShaderLinker和ShaderProgram
public class ShaderLinker extends GLWrapper {
public ShaderProgram linkProgram(ShaderObject... shaders) {
ShaderProgram program = new ShaderProgram();
program.objectId = getGL().glCreateProgram();
for (ShaderObject shader : shaders) {
getGL().glAttachShader(program.objectId, shader.objectId);
}
getGL().glLinkProgram(program.objectId);
return program;
}
}
public class ShaderProgram extends GLObject {
public void use() {
getGL().glUseProgram(objectId);
}
} 类似C语言的链接过程，ShaderLinker把编译好的ShaderObject链接成一个ShaderProgram，之后就可以使用这个ShaderProgram了。
Glob
Glob单例类定义了一个方法来编译和链接Shader程序：
import javax.media.opengl.GL2ES2;
public class Glob {
private static final Glob INSTANCE = new Glob();
public static Glob getInstance() {
return INSTANCE;
}
private GL2ES2 gl;
private final ShaderCompiler shaderCompiler;
private final ShaderLinker shaderLinker;
private Glob() {
shaderCompiler = new ShaderCompiler();
shaderLinker = new ShaderLinker();
}
public ShaderProgram compileAndLink(String vertexShaderCode, String fragmentShaderCode) {
ShaderObject vertexShader = shaderCompiler.compileVertexShader(vertexShaderCode);
ShaderObject fragmentShader = shaderCompiler.compileFragmentShader(fragmentShaderCode);
ShaderProgram program = shaderLinker.linkProgram(vertexShader, fragmentShader);
getGL().glDeleteShader(vertexShader.objectId);
getGL().glDeleteShader(fragmentShader.objectId);
return program;
}
...
}
类图
编译和链接过程示意图
在OpenGL Console里试验
打开OpenGL Console，运行下面的脚本：
import javax.media.opengl.GL
def vertexShader = """
void main() {
gl_Position = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
gl_PointSize = 10.0;
}
"""
def fragmentShader = """
void main() {
gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}
"""
def shaderProgram = glob.compileAndLink(vertexShader, fragmentShader)
shaderProgram.use()
gl.glClearColor(0.8f, 0.6f, 0.4f, 1.0f)
gl.glClear(gl.GL_COLOR_BUFFER_BIT)
画布应该被清除成像下面这样的淡黄色：
代码解释
上面的脚本只是定义了两个字符串，一个是Vertex Shader代码，一个是Fragment Shader代码，然后调用Glob对象的compileAndLink()方法编译和链接Shader，最后清屏。本篇文章里的Shader没有起任何作用，只是证明我们的代码可以工作。在下一篇文章中，我会用Shader在画布上画一个点。