cocos2D-X源码分析之从cocos2D-X学习OpenGL(10)----MVP矩阵

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了cocos2D-X源码分析之从cocos2D-X学习OpenGL(10)----MVP矩阵前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

上一篇介绍了openGL的变换和坐标系,本篇就介绍游戏引擎中一个重要的概念-MVP矩阵,首先涉及到透视投影和正交投影的概念,关于这个概念请参考之前的文章文章地址:http://blog.csdn.net/bill_man/article/details/48199593),其中介绍了透视投影和正交投影的概念。

上一篇文章介绍了MVP矩阵的概念,但是并没有在代码上涉及。

在cocos2d-x中的GLProgram类中,有一个统一设置uniform变量的地方(如果你已经忘记了uniform变量,请翻阅之前的教程),那就是setUniformsForBuiltins函数,它会在onDraw函数调用时被调用

auto glProgram = getGLProgram();
glProgram->use();
glProgram->setUniformsForBuiltins(transform);
注意,当你要为uniform设置值得时候,一定要保持那个着色器正被使用,而当你调用glGetUniformLocation并不需要,cocos2d-x做了一个整理统一,首先,这些经常会被使用的uniform变量,比如mvp变量:
void main()
{
    v_color = vec4(a_color.rgb * a_color.a,a_color.a);
    v_texcoord = a_texcoord;

    gl_Position = CC_MVPMatrix * a_position;
}
这种大写字母开头,并且是CC开头的,都是统一名字的uniform变量,第二,cocos2d-x把shader的处理高度的归类统一化,首先是在updateUniforms获取这些uniform变量变量,而且这个函数只在着色器创建或改变时才被调用,并且这个函数中会获得这些uniform有没有在着色器中使用,这节约了效率
    //获取uniform位置
    _builtInUniforms[UNIFORM_AMBIENT_COLOR] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_AMBIENT_COLOR);
    _builtInUniforms[UNIFORM_P_MATRIX] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_P_MATRIX);
    _builtInUniforms[UNIFORM_MV_MATRIX] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_MV_MATRIX);
    _builtInUniforms[UNIFORM_MVP_MATRIX] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_MVP_MATRIX);
    _builtInUniforms[UNIFORM_NORMAL_MATRIX] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_NORMAL_MATRIX);

    _builtInUniforms[UNIFORM_TIME] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_TIME);
    _builtInUniforms[UNIFORM_SIN_TIME] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_SIN_TIME);
    _builtInUniforms[UNIFORM_COS_TIME] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_COS_TIME);

    _builtInUniforms[UNIFORM_RANDOM01] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_RANDOM01);

    _builtInUniforms[UNIFORM_SAMPLER0] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_SAMPLER0);
    _builtInUniforms[UNIFORM_SAMPLER1] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_SAMPLER1);
    _builtInUniforms[UNIFORM_SAMPLER2] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_SAMPLER2);
    _builtInUniforms[UNIFORM_SAMPLER3] = glGetUniformLocation(_program,UNIFORM_NAME_SAMPLER3);
    //判断是否使用了
    _flags.usesP = _builtInUniforms[UNIFORM_P_MATRIX] != -1;
    _flags.usesMV = _builtInUniforms[UNIFORM_MV_MATRIX] != -1;
    _flags.usesMVP = _builtInUniforms[UNIFORM_MVP_MATRIX] != -1;
    _flags.usesNormal = _builtInUniforms[UNIFORM_NORMAL_MATRIX] != -1;
    _flags.usesTime = (
                       _builtInUniforms[UNIFORM_TIME] != -1 ||
                       _builtInUniforms[UNIFORM_SIN_TIME] != -1 ||
                       _builtInUniforms[UNIFORM_COS_TIME] != -1
                       );
    _flags.usesRandom = _builtInUniforms[UNIFORM_RANDOM01] != -1;
因为glGetUniformLocation在找不到相应变量时会返回-1,所以这里用这个来判断uniform是否被使用。然后在setUniformsForBuiltins设置这些uniform:
    if (_flags.usesP)
        setUniformLocationWithMatrix4fv(_builtInUniforms[UNIFORM_P_MATRIX],matrixP.m,1);

    if (_flags.usesMV)
        setUniformLocationWithMatrix4fv(_builtInUniforms[UNIFORM_MV_MATRIX],matrixMV.m,1);

    if (_flags.usesMVP) {
        Mat4 matrixMVP = matrixP * matrixMV;
        setUniformLocationWithMatrix4fv(_builtInUniforms[UNIFORM_MVP_MATRIX],matrixMVP.m,1);
    }

每个本地坐标转换为裁剪坐标,都有要和MVP矩阵相乘,然后在裁剪空间中被计算成标准设备坐标,从而映射到屏幕上,cocos2d-x中Model和View矩阵一般被结合在了一起,在visit函数中被父子节点之间传递,当在这一帧内调用了设置位置,缩放,旋转等函数,就会调用getNodeToParentTransform函数修改MV矩阵。

而投影矩阵则有Director中的setProjection函数控制,在之其中会区分2D和3D做不同的处理,

    switch (projection)
    {
        case Projection::_2D:
        {
            loadIdentityMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION);

            Mat4 orthoMatrix;
            Mat4::createOrthographicOffCenter(0,size.width,size.height,-1024,1024,&orthoMatrix);
            multiplyMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION,orthoMatrix);
            loadIdentityMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);
            break;
        }
            
        case Projection::_3D:
        {
            float zeye = this->getZEye();

            Mat4 matrixPerspective,matrixLookup;

            loadIdentityMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION);

            // issue #1334
            Mat4::createPerspective(60,(GLfloat)size.width/size.height,10,zeye+size.height/2,&matrixPerspective);

            multiplyMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION,matrixPerspective);

            Vec3 eye(size.width/2,size.height/2,zeye),center(size.width/2,0.0f),up(0.0f,1.0f,0.0f);
            Mat4::createLookAt(eye,center,up,&matrixLookup);
            multiplyMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION,matrixLookup);
            
            loadIdentityMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);
            break;
        }

        case Projection::CUSTOM:
            // Projection Delegate is no longer needed
            // since the event "PROJECTION CHANGED" is emitted
            break;

        default:
            CCLOG("cocos2d: Director: unrecognized projection");
            break;
    }
可以看到2D和3D其实就是正交投影和透视投影的不同处理,createOrthographicOffCenter函数创建了一个正交投影矩阵,并把它传到最后一个参数的地址,前四个参数第一个视锥的矩形,第五个参数和第六个参数定义了近平面和远平面的大小。同样的createPerspective函数创建了一个透视投影矩阵,第一个参数是视角的角度,第二个参数是宽高比,第三个参数和第四个参数分别定义了近平面和远平面。不同的是透视投影这个矩阵的处理,下面加了一个眼睛位置,并且通过眼睛位置获得了一个矩阵,其实一般的处理里,这应该算作View矩阵的范畴,cocos2d-x把这个矩阵放在这里可能有自己的原因,或者是历史问题吧,至于这个函数中的三个参数,会在介绍摄像机时详细介绍。

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