引擎渲染流水线：使着色器通用

我正在尝试使用OpenGL ES 2.0（iOS现在）制作2D游戏引擎。我已经在Objective C中编写了应用程序层，并在C++中包含了一个独立的RendererGLES20。没有GL特定的调用在渲染器之外进行。它工作完美。引擎渲染流水线：使着色器通用

但是我在使用着色器时遇到了一些设计问题。每个着色器都有自己独特的属性和制服，需要在主绘制调用之前设置（本例中为glDrawArrays）。例如，为了绘制一些几何图形，我会这样做：

void RendererGLES20::render(Model * model) 
{ 
    // Set a bunch of uniforms 
    glUniformMatrix4fv(.......); 
    // Enable specific attributes, can be many 
    glEnableVertexAttribArray(......); 
    // Set a bunch of vertex attribute pointers: 
    glVertexAttribPointer(positionSlot, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, stride, m->pCoords); 

    // Now actually Draw the geometry 
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, m->vertexCount); 

    // After drawing, disable any vertex attributes: 
    glDisableVertexAttribArray(.......); 
}

正如你所看到的，这段代码非常僵硬。如果我要使用另一个着色器，比如涟漪效应，我需要传递额外的制服，顶点属性等。换句话说，我将不得不更改RendererGLES20渲染源代码，以便合并新的着色器。

有什么办法让着色器对象完全通用？喜欢如果我只是想改变着色器对象而不担心游戏源重新编译？任何方式使渲染器不受制服和属性等的影响？即使我们需要将数据传递给制服，那么最好的地方是什么？模型类？模型类是否意识到着色器特定的制服和属性？

继节目演员类：

class Actor : public ISceneNode 
{ 
    ModelController * model; 
    AIController * AI; 
};

模拟控制器类：类ModelController { 类IShader *着色器; int textureId; vec4 tint; float alpha; struct Vertex * vertexArray; };

Shader类只包含着色器对象，编译和链接子程序等

在游戏逻辑类我实际渲染对象：

void GameLogic::update(float dt) 
{ 
    IRenderer * renderer = g_application->GetRenderer(); 

    Actor * a = GetActor(id); 
    renderer->render(a->model); 
}

请注意，即使演员延伸ISceneNode ，我还没有开始实施SceneGraph。我会尽快解决此问题。

任何想法如何改善？相关设计模式等？

来源

2013-07-03 fakhir

当没有属性或制服改变时，你可以改变着色器，而无需重新编译你的C++代码。您可以通过使用glShaderSource加载来自文本文件的着色器代码然后编译它，或通过加载预编译的二进制文件glShaderBinary来完成此操作。

要获得某种封装的不同渲染方法，您可以使用从RendererGLES20继承的不同渲染器。这样，只有渲染器需要知道着色器需要的属性和制服。

class RendererGLES20 
{ 
public: 
    virtual void render(Model * model) = 0; 

    // ... 
} 

class RippleRenderer : public RendererGLES20 
{ 
    virtual void render(Model * model); 
    // ... 
} 

class BlinnPhongRenderer : public RendererGLES20 
{ 
    virtual void render(Model * model); 
    // ... 
} 

class CartoonRenderer : public RendererGLES20 
{ 
    virtual void render(Model * model); 
    // ... 
}

来源

2013-07-03 13:02:39 Simon

那么在实际情况下，属性和制服会发生变化。此外，在一个典型的游戏中，可能会有10-15个着色器。所以这是15个扩展类，只适用于RendererGLES20。如果我想将游戏移植到Wii（固定管道）或XNA（directX）上，该怎么办？您可以制作一个C++ DLL和C＃接口，但是您必须重写整个渲染器类和其他15个扩展渲染器。此外，每次添加一个新的着色器时，我都必须扩展一个新的渲染器，如果我决定放弃某些着色器，则必须删除相关的类。不是一个好主意！ – fakhir

我想知道我们是否可以使渲染器完全不知道着色器的内部细节。 – fakhir

好吧，就像datenwolf所说的那样，OpengGL的新版本牺牲了程序员的便利性，以便提高性能和灵活性，所以没有办法使它变得通用。这只是分享一些渲染代码和成员变量的一种方式。 – Simon

着色器的全部要点是特定。很长一段时间，通用API和状态机的通货膨胀毒化了OpenGL（请看OpenGL-1.5 glTexEnv）。现代OpenGL（v3及更高版本）的全部要点是摆脱这种通用性，以便着色器可以轻松地适应手头的任务。不要认为着色器是独立于使用它们的渲染器代码的东西。实际上着色器和客户端渲染器代码是互补的，通常是一致开发的。

来源

2013-07-03 11:37:59 datenwolf

在上面的渲染器代码中，如何在不更改渲染器源**的情况下将其与另一个着色器**交换？例如，我需要将默认着色器更改为将着色器渲染10秒，然后将具有可能不同制服和属性的投影着色器应用于接下来的20秒，然后返回默认着色器？ – fakhir

@ user2370784：呃，你没有。无论如何，bloom着色器需要不同的渲染器（源代码）。在你的想法中获得这个：GLSL着色器源代码是你的渲染器源代码的一部分。如果你改变GLSL着色器，你需要一个不同的渲染器。 GLSL着色器不是你应该随意丢弃的模块。例如，一个涟漪着色器需要完全不同的输入比一个绽放着色器;不仅仅是不同的制服，还有不同的顶点属性。GLSL和渲染器代码齐头并进。 – datenwolf

嗯，这很有趣。我认为着色器是可拆卸的组件，比如纹理（或多或少）。那么下面@Simon给出的解决方案是最好的？根据特定的着色器继承一堆渲染器？ – fakhir

正如datenwolf所说，着色器不应该是通用的。

也就是说，理论上，你可以换出着色器的代码，你想，只要它采用全同uniform，in和out参数什么都不会真的能分辨出来。也就是说，这可能不是一个好主意。

如果你想要这样的灵活性，你可能想看看介绍一些排序中介脚本层。您的引擎可以为您提供所需的所有信息，脚本层可以提供此脚本层，并且可以负责制定要设置的制服以及设置的内容。这不是一件微不足道的事情，但是你所要做的并不是那么简单。

来源

2013-07-03 12:13:46 thecoshman

嗯，我不是在谈论着色器代码本身的概括（即：用ifs/defs，switch/cases等来扩大它）。我正在着眼于使着色器对象层（实际上管理着色器）更加高效和抽象。如果我想要将bloom着色器加载5秒然后返回默认着色器，该怎么办？在不改变渲染器代码的情况下，我无法在上述源中做到这一点。 – fakhir

从它的声音中，你并不完全理解你将如何管理着色器。它们在一个程序中被链接在一起，所以如果你想使用一个不同的程序，你只需要'使用'它，然后'使用'下一个。如果你想改变一个程序中的一个着色器，你将不得不重新链接整个程序。这只是OpenGL工作方式的一个难以“限制”。 – thecoshman

我意识到这一点。考虑以下内容：默认着色器将MVP矩阵与纹理采样器一起统一。如果我想说出涟漪效应，我不仅要通过MVP和采样器，还要通过delta时间（或其他变量），以便它可以正确计算涟漪。我也想把涟漪的直径作为制服发送。现在这些额外的制服在默认着色器中无法使用。所以你不能简单地在上面提到的情况下做“glUseProgram”！你将不得不改变通过uniforms/attribs到着色器的代码。 – fakhir

我不自称是专家（我在学习使用OpenGL作为你完全相同的阶段），但这里是我想尝试：

也许你可以做一个抽象RenderEffect类并将其中的一个（列表）传递给RendererGLES20 :: render（）。从中你可以派生类如RippleEffect和BloomEffect。 RenderEffect对象将包含渲染器对着色器进行必要的ogl状态调整所需的所有信息。这将基本上是一个容器类的：

包含统一的名称/ ID“UniformInfo”对象的列表，转置和布尔（指针）的值。可以查询类型和元件数量，因此不需要将其存储在此处。
与“UniformInfo”一样，包含glVertexAttribPointer *（）的所有必要信息的'VertexAttribInfo'列表。同样，可以查询组件数等一些内容。

派生类可以声明相匹配所需的特定效果的信息是，并将其存储在通过他们的父类中定义的列表参数的构造函数。所以RippleEffect的构造函数可能有delta t和直径的参数，当它被调用时，它会为每个对象创建和存储一个UniformInfo对象。

最后，您可以制作所有这些数据驱动的并指定文本文件中的所有信息。这只不过是创建一个类似于所提出的思科系统的脚本系统而已。

PS： UniformInfo对象和VertexAttribInfo对象将存储或引用不同类型的值。为了解决这个问题，你可以为每种类型创建不同的类，但我建议只存储一个void *或类似的东西。另一个选择是使用模板，但我不知道任何有关objective-c的内容，所以我不知道这是否可行。

来源

2015-10-29 15:06:39 Jupiter

引擎渲染流水线：使着色器通用

回答

相关问题