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OpenGL系列之十三:实现Shader绚丽动画

OpenGL系列之十三:实现Shader绚丽动画

作者: itfitness | 来源:发表于2022-12-02 22:30 被阅读0次

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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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