基于cocos2d-lua的shader入门玩转

我这里讲的shader是什么呢，通俗讲就是是获得图片的像素和操作图片的像素
比如我的原本颜色是这样的：

wo.png

void main()
{
    vec4 mycolor =  v_fragmentColor*texture2D(CC_Texture0, v_texCoord);
    //我的颜色.rgb就是这张图片的每个像素点的值，我的颜色.a就是这张图的透明度
    gl_FragColor =  mycolor;
}

那么cocos2d把我自己变成灰色是怎样呢？在ccShader_UI_Gray.frag文件下它是这么写的

void main()
{
    vec4 mycolor =  v_fragmentColor*texture2D(CC_Texture0, v_texCoord);
    //我的颜色向量点乘vec3(0.21,0.71,0.07),还我本来的透明度值
    float gray = dot(mycolor.rgb, vec3(0.2126, 0.7152, 0.0722));
    gl_FragColor =  vec4(gray);
    gl_FragColor.a = mycolor.a;
}   

效果是这样的

wo2.png

好吧这是在模拟器上截的图，放了个背景就当衬托，Shader能干的事太多了，接下来我要引发图战了

wo3.png

这张是显示包围盒，平时碰撞检测的时候虽然心里有一个概念，但是还是不如这种直接把透明度<0.1的颜色设为0.5看的直接

    vec4 mycolor =  v_fragmentColor*texture2D(CC_Texture0, v_texCoord);
    if (mycolor.a < 0.1 )
    {
        mycolor = vec4(0.5);
    }
    gl_FragColor = mycolor;

wo4.png

vec4 mycolor =  v_fragmentColor*texture2D(CC_Texture0, v_texCoord);
    float average = mycolor.r + mycolor.g + mycolor.b;
    if (average < 1.4)
    {
        gl_FragColor = mycolor; 
    }
    else 
    {
        gl_FragColor = vec4(0.);
    }

把我这张图片的rgb值相加，分值低于1.4的正常显示，高于的部分.rgb和透明度.a设为0.0，则出现上面的效果，怎么样像不像做了一个面具
我们换张图片来操作吧，换张美女图片

02.png

做demo或者示例就改拿网上看到的漂亮图片来操作嘛，这样就算随意修修改改也是一张美女图片

换个美女图片标题肯定要响亮些

03.jpg

我做了什么，我只是把美女的轮廓用浮雕凹显出来而已，好的现在开始进入Shader的基本介绍篇：

#ifdef GL_ES
precision mediump float;
#endif
uniform float PosX;
uniform float PosY;
uniform float waterwid;
uniform float deepwid;
//PosX是我传入的触控点X位置，PosY是触控点Y位置  
uniform sampler2D CC_Texture0;
varying vec2 v_texCoord;
varying vec4 v_fragmentColor;
void main() {
    vec2 onePixel = vec2(waterwid/ 48.0, deepwid/ 32.0);
    vec4 color;
    color.rgb = vec3(0.5);
    color -= texture2D(CC_Texture0, v_texCoord - onePixel) * PosX;
    color += texture2D(CC_Texture0, v_texCoord + onePixel) * PosY;
    color.rgb = vec3((color.r + color.g + color.b) / 3.0);
    gl_FragColor = vec4(color.rgb, 1.);
}

这里的PosX和PosY是我从外部传进来的触控X和Y的点，当然值是被我换算成01，这样的值不管在什么分辨率情况下能保证我们写的代码是通用的，waterwid和deepwid就是下面的两个滑动条了滑动范围也是在01之间，创造shader的Program代码lua:

function M.Shader_Normal_Init(vs,fs)
    local program = GlUtils:createProgram(vs,fs)
    //顶点着色器和片段着色器
    GlUtils:programRetain(program)
    GlUtils:programAddAttribute(program, kCCAttributeNamePosition, kCCVertexAttrib_Position)
    GlUtils:programAddAttribute(program, kCCAttributeNameTexCoord, kCCVertexAttrib_TexCoords)
    GlUtils:programAddAttribute(program, kCCAttributeNameColor, kCCVertexAttrib_Color)
    //传入我这张图片的位置.纹理.颜色信息给gl这个进程
    GlUtils:programLink(program)
    //实时更新
    GlUtils:programUpdateUniforms(program)
    GlUtils:programUse(program)
    GlUtils:checkErrorDebug()
    return program
end
-- 创造浮雕
function M.CreateRelief(node)
    local program = M.Shader_Normal_Init("bingxue/normal.vs", "bingxue/bins.fs")
    -- 默认水坑在中心点，即Posx=0.5,Posy=0.5
    local amountLocx = GlUtils:programGetUniformLocationForName(program, "PosX")
    GlUtils:programSetUniformLocationWith1f(program, amountLocx, 480.0/960.0)
    local amountLocy = GlUtils:programGetUniformLocationForName(program, "PosY")
    GlUtils:programSetUniformLocationWith1f(program, amountLocy, 320.0/640.0)
    node:setShaderProgram(program)
end

这时候我话锋一转开始介绍起了shader最基本的一些参数

Shader常常自带的一些函数

shader在初始化的时候必然有如下几个默认值的引入
"uniform mat4 CC_PMatrix;\n"
"uniform mat4 CC_MVMatrix;\n"
"uniform mat4 CC_MVPMatrix;\n"
"uniform vec4 CC_Time;\n"
"uniform vec4 CC_SinTime;\n"
"uniform vec4 CC_CosTime;\n"
"uniform vec4 CC_Random01;\n"
"uniform sampler2D CC_Texture0;\n"
"uniform sampler2D CC_Texture1;\n"
"uniform sampler2D CC_Texture2;\n"
"uniform sampler2D CC_Texture3;\n"

-- 其中CC_PMatrix表示传入的是所用图片的原始纹理，即你缩放2倍后的图在shader里也是按照原图纹理来操作的，并且坐标原点在左下角
-- CC_MVPMatrix是我常用的，我们变换后是什么样传入就是什么样，坐标也是传入时候的值
-- CC_Time.x是每一帧刷新自增0.01 .y是每帧自增0.1 框架默认是定时刷新，所以大部分情况下有这就没必要在创建shader还在外面开定时器
我常用的顶点着色器通常写法是这样的
-- CC_Texture0就是默认操作这个Shader的Program的纹理，简单说就是这张图上每个像素点

#ifdef GL_ES                                        
    precision mediump float;
    varying mediump vec2 v_texCoord;
#else
    varying vec2 v_texCoord;
#endif
attribute vec2 a_texCoord;
attribute vec4 a_color;
attribute vec4 a_position;
varying vec4 v_fragmentColor; 
void main()
{
    gl_Position = CC_MVPMatrix * a_position;  
    //gl_Position = CC_PMatrix * a_position; 
    v_fragmentColor = a_color;                                                
    v_texCoord = a_texCoord;       
}

这里的a_texCoord就是上面lua传入的默认的这张图片的纹理啦，a_color这张图片基本颜色a_position顶点信息，这里为什么还有个v_fragmentColor呢？这个是做什么用的
举个栗子：假如我在lua设置
我这张图片:setColor(红色)
这时候我这张图片应该是先被设置为红色图片再将纹理颜色值传入shader端，但是如果我们不用v_fragmentColor，在片段着色器：

gl_FragColor = texture2D(CC_Texture0, v_texCoord);

你就会发现显示的是这张图片该是什么颜色就是什么颜色，只有

gl_FragColor = v_fragmentColor * texture2D(CC_Texture0, v_texCoord);

这张图片显示的才是我们变成红色后的图片，所以我经常把“v_fragmentColor*”写在最后 。
我再贴一幅图：人物发光效果

wo5.png

这张图的术是什么呢？其实就是拿这张图往旁边移动一下绕自己的中心点绕一圈，外围的红色部分就是这偏移出去的部分，由于绕自己中心转的时候中间的不透明值会越加越高，而外围的部分alpha值肯定比较低，这样把两者区分开来，并且让偏移量随时间周期运动看起来就像人物在发光，这次贴上完整的片段着色器代码

#ifdef GL_ES
precision mediump float;
#endif
 
//所需常量
uniform sampler2D CC_Texture0;
varying vec2 v_texCoord;
varying vec4 v_fragmentColor;


#define outlineSize 10.*sin(2.*CC_Time.y)
// 描边宽度，直接以像素为单位会有分辨率不同大小不同的问题，所以就用比例吧
#define outlineColor vec3(abs(sin(outlineSize/10.)),0.,0.) // 描边颜色
#define textureSize vec2(215.0,299.0) // 纹理大小（宽和高），为了计算周围各点的纹理坐标，必须传入它，因为纹理坐标范围是0~1

// 判断在这个角度上距离为outlineSize那一点是不是透明
int getIsStrokeWithAngel(float angel)
{
    int stroke = 0;
    float rad = angel * 0.01745329252; // 这个浮点数是 pi / 180，角度转弧度
    float a = texture2D(CC_Texture0, vec2(v_texCoord.x + outlineSize * cos(rad) / textureSize.x, v_texCoord.y + outlineSize * sin(rad) / textureSize.y)).a; 
    // 我把alpha值大于0.5都视为不透明，小于0.5都视为透明
    if (a >= 0.01)
    {
        stroke = 1;
    }
    return stroke;
}
void main() {
    // 我的颜色
    vec4 myC = texture2D(CC_Texture0, vec2(v_texCoord.x, v_texCoord.y)); 
    if (myC.a >= 0.5) // 不透明，不管，直接返回
    {
        gl_FragColor =  v_fragmentColor*myC;
        return;
    }
    int strokeCount = 0;
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(0.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(30.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(60.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(90.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(120.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(150.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(180.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(210.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(240.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(270.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(300.0);
    strokeCount += getIsStrokeWithAngel(330.0);
    float dis = pow( pow(abs(v_texCoord.x-0.5),2.) + pow(abs(v_texCoord.y-0.5),2.) , 4.);
    // 四周围至少有一个点是不透明的，这个点要设成描边颜色
    if (strokeCount > 0) 
    {
        myC.rgb = outlineColor;
        myC.a = 1.0*dis;
    }

    gl_FragColor = v_fragmentColor * myC;
}

现在再回过头来看看上面的浮雕，其实它的术就是：
1.布置一张灰色半透明画布 2.画布-图片往左移动onePixel
3.画布+图片往右移动onePixel 4.画布颜色值平均化
至于所谓Posx和Posy的作用就是控制+-的强度了，这两个值我交给屏幕的触控来调整，这样能轻易的看到调整所带来的改变

水坑

04.jpg

还是这个熟悉的漂亮妹子图片，所以说漂亮又皮肤好的人图片再如何扭曲还是漂亮啊！有点跑题了
看到上面代码的同学可能会问deepwid和waterwid是什么，这就不得不提我早时候做的一个模板了，一个水坑，对-当时假设的需求是上面有一辆车，这辆车经过的时候原地肯定会下陷一个坑再回来嘛，那么问题就来了，下陷是从哪里下陷，下陷的深度是多少，下陷最深处的宽是多少，于是我就带着这三个问题写了这个水坑

const float pi = 3.141592653589793;
//从哪里下陷
float midpoint = PosX;
//水宽范围
//float waterwid = keng;
//水最深处宽带
//float wid = 0.5;
float CountScale(float left,float right)
{
    //水深
    float depth = PosY;
    //防止怪异现象
    if (depth > 1.)
    {
        depth = 1.;
    }
    else if (depth < 0.)
    {
        depth = 0.;
    }
    //像素Y值缩放
    float scale = 1.-depth;
    float length = right - left;
    float mysca = pi/length;
    //向下弯曲的坐标值定在0.-1.之间
    float pos = (v_texCoord.x - left)/length;
    if (pos < (1.-deepwid)/2. )
    {
        pos = 1./(1.-deepwid)*(pos);
        scale = (1.-depth) + depth *(0.5001-0.5*(sin(-pi/2.+pos*2.*pi)) );
    }
    else if( pos > (1.+deepwid)/2.)
    {
        pos = 1./(1.-deepwid)*(pos-deepwid);
        scale = (1.-depth)+ (depth)*(.5001-.5*( sin(-pi/2.+(pos)*2.*pi) ) );
    }
    return scale;
}

void main() {
    float scale = 1.;
    float left  = midpoint - waterwid/2.;
    float right = midpoint + waterwid/2.;
    if (v_texCoord.x > left && v_texCoord.x < right )
    {
        scale = CountScale(left,right);
    }
    vec4 mycolor = vec4(0.0);
    if (1.-v_texCoord.y < scale )
    {
        mycolor = texture2D(CC_Texture0, vec2(v_texCoord.x,1./scale*(v_texCoord.y-1.+scale))  );
    }
    gl_FragColor = mycolor ;
}

水坑的术是什么：根据触控的中心点缩小那部分的Y纹理值waterwid就是水宽，也就是这个水坑最上面的宽度值在0~1之间，deepwid那就是水坑下面的宽度了
最后附上写Shader的时候常用的一些函数和一些不错的网址

-- 部分好的网站  -- cocos官网
http://store.cocos.com/stuff/category/12/score_count.html
-- 一些大师的分享地
http://www.effecthub.com/#userconsent#
-- 纯shader纹理
http://glslsandbox.com/#userconsent#
-- 游戏素材下载
http://www.6m5m.com/index.php#userconsent#
-- 博客，框架一些效果的来源
http://www.cnblogs.com/hcbin/archive/2012/08/03/2621267.html
-- 特效视频
http://i.youku.com/u/UNjE2NDAyODc2?qq-pf-to=pcqq.c2c
-- 一些基本效果，框架从这里下载过
http://www.oschina.net/code/snippet_1159242_38156
-- shader常用语法
abs                         计算输入值的绝对值。
acos                        返回输入值反余弦值。
all                           测试非0值。
any                         测试输入值中的任何非零值。
asin                         返回输入值的反正弦值。
atan                        返回输入值的反正切值。
atan2                       返回y/x的反正切值。
ceil                         返回大于或等于输入值的最小整数。
clamp                      把输入值限制在[min, max]范围内。
clip                         如果输入向量中的任何元素小于0，则丢弃当前像素。
cos                         返回输入值的余弦。
cosh                       返回输入值的双曲余弦。
cross                      返回两个3D向量的叉积。
ddx                         返回关于屏幕坐标x轴的偏导数。
ddy                         返回关于屏幕坐标y轴的偏导数。
degrees                   弧度到角度的转换
determinant              返回输入矩阵的值。
distance                   返回两个输入点间的距离。
dot                          返回两个向量的点积。
exp                         返回以e为底数，输入值为指数的指数函数值。
exp2                       返回以2为底数，输入值为指数的指数函数值。
faceforward             检测多边形是否位于正面。
floor                       返回小于等于x的最大整数。
fmod                       返回a / b的浮点余数。
frac                        返回输入值的小数部分。
frexp                       返回输入值的尾数和指数
fwidth                     返回 abs ( ddx (x) + abs ( ddy(x))。
isfinite                     如果输入值为有限值则返回true，否则返回false。
isinf                        如何输入值为无限的则返回true。
isnan                       如果输入值为NAN或QNAN则返回true。
ldexp                       frexp的逆运算，返回 x * 2 ^ exp。
len / lenth                返回输入向量的长度。
lerp                         对输入值进行插值计算。
lit                            返回光照向量（环境光，漫反射光，镜面高光，1）。
log                          返回以e为底的对数。
log10                      返回以10为底的对数。
log2                        返回以2为底的对数。
max                        返回两个输入值中较大的一个。
min                         返回两个输入值中较小的一个。
modf                       把输入值分解为整数和小数部分。
mul                         返回输入矩阵相乘的积。
normalize                 返回规范化的向量，定义为 x / length(x)。
pow                        返回输入值的指定次幂。
radians                    角度到弧度的转换。
reflect                     返回入射光线i对表面法线n的反射光线。
refract                     返回在入射光线i，表面法线n，折射率为eta下的折射光线v。
round                      返回最接近于输入值的整数。
rsqrt                       返回输入值平方根的倒数。
saturate                   把输入值限制到[0, 1]之间。
sign                        计算输入值的符号。
sin                          计算输入值的正弦值。
sincos                     返回输入值的正弦和余弦值。
sinh                        返回x的双曲正弦。
smoothstep              返回一个在输入值之间平稳变化的插值。
sqrt                         返回输入值的平方根。
step                        返回（x >= a）? 1 : 0。
tan                          返回输入值的正切值。
fanh                        返回输入值的双曲线切线。
transpose                 返回输入矩阵的转置。
tex1D*                    1D纹理查询。
tex2D*                    2D纹理查询。
tex3D*                    3D纹理查询。
texCUBE*                立方纹理查询。
-- 运用中添加
fract(x): 取小数部分