Скомпилируйте и соедините программы построения теней во время инициализации

Создание программы программы построения теней является дорогой работой по сравнению с другим OpenGL изменения состояния ES. Скомпилируйте, соедините и проверьте свои программы, когда будет инициализировано Ваше приложение. Как только Вы создали все свои программы построения теней, приложение может эффективно переключиться между ними путем вызова glUseProgram.

// After calling glCompileShader, glLinkProgram, or similar

#ifdef DEBUG

// Check the status of the compile/link

glGetProgramiv(prog, GL_INFO_LOG_LENGTH, &logLen);

if(logLen > 0) {

    // Show any errors as appropriate

    glGetProgramInfoLog(prog, logLen, &logLen, log);

    fprintf(stderr, “Prog Info Log: %s\n”, log);

}

#endif

- (void)loadShaders

{

    const GLchar *vertexSourceText = " ... vertex shader GLSL source code ... ";

    const GLchar *fragmentSourceText = " ... fragment shader GLSL source code ... ";

    // Compile and link the separate vertex shader program, then read its uniform variable locations

    _vertexProgram = glCreateShaderProgramvEXT(GL_VERTEX_SHADER, 1, &vertexSourceText);

    _uniformModelViewProjectionMatrix = glGetUniformLocation(_vertexProgram, "modelViewProjectionMatrix");

    _uniformNormalMatrix = glGetUniformLocation(_vertexProgram, "normalMatrix");

    // Compile and link the separate fragment shader program (which uses no uniform variables)

    _fragmentProgram =  glCreateShaderProgramvEXT(GL_FRAGMENT_SHADER, 1, &fragmentSourceText);

    // Construct a program pipeline object and configure it to use the shaders

    glGenProgramPipelinesEXT(1, &_ppo);

    glBindProgramPipelineEXT(_ppo);

    glUseProgramStagesEXT(_ppo, GL_VERTEX_SHADER_BIT_EXT, _vertexProgram);

    glUseProgramStagesEXT(_ppo, GL_FRAGMENT_SHADER_BIT_EXT, _fragmentProgram);

}

- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect

{

    // Clear the framebuffer

    glClearColor(0.65f, 0.65f, 0.65f, 1.0f);

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    // Use the previously constructed program pipeline and set uniform contents in shader programs

    glBindProgramPipelineEXT(_ppo);

    glProgramUniformMatrix4fvEXT(_vertexProgram, _uniformModelViewProjectionMatrix, 1, 0, _modelViewProjectionMatrix.m);

    glProgramUniformMatrix3fvEXT(_vertexProgram, _uniformNormalMatrix, 1, 0, _normalMatrix.m);

    // Bind a VAO and render its contents

    glBindVertexArrayOES(_vertexArray);

    glDrawElements(GL_TRIANGLE_STRIP, _indexCount, GL_UNSIGNED_SHORT, 0);

}

Уважайте аппаратные пределы на программах построения теней

 ES OpenGL ограничивает число каждого типа переменной, который можно использовать в программе построения теней фрагмента или вершине. Спецификация ES OpenGL не требует, чтобы реализации обеспечили нейтрализацию программного обеспечения, когда превышены эти пределы; вместо этого, программе построения теней просто не удается скомпилировать или соединиться. При разработке приложения необходимо гарантировать, чтобы никакие ошибки не происходили во время компиляции программы построения теней, как показано в Перечислении 10-1.

Используйте подсказки точности

Подсказки точности были добавлены к спецификации языка ES GLSL для удовлетворения потребности для компактных переменных программы построения теней, соответствующих меньшие аппаратные пределы встроенных устройств. Каждая программа построения теней должна указать точность по умолчанию; отдельные переменные программы построения теней могут переопределить эту точность для обеспечения подсказок для компилятора о том, как та переменная используется в приложении. OpenGL реализация ES не требуется, чтобы использовать информацию о подсказке, но может сделать так для генерации более эффективных программ построения теней. Спецификация ES GLSL перечисляет диапазон и точность для каждой подсказки.

Следуйте этим инструкциям:

• Когда в сомнении, значении по умолчанию к высокой точности.

• Раскрашивает 0.0 к 1.0 диапазон может обычно представляться с помощью низких переменных точности.

• Данные позиции должны обычно храниться как высокая точность.

• Normals и векторы, используемые в освещении вычислений, могут обычно быть сохранены как средняя точность.

• После сокращения точности повторно протестируйте свое приложение, чтобы гарантировать, что результаты - то, что Вы ожидаете.

Значения по умолчанию перечисления 10-3 к переменным высокой точности, но вычисляет вывод цвета с помощью низких переменных точности, потому что более высокая точность не необходима.

Перечисление 10-3  Низкая точность приемлемо для цвета фрагмента

precision highp float; // Defines precision for float and float-derived (vector/matrix) types.

uniform lowp sampler2D sampler; // Texture2D() result is lowp.

varying lowp vec4 color;

varying vec2 texCoord;   // Uses default highp precision.

void main()

{

    gl_FragColor = color * texture2D(sampler, texCoord);

}

Фактическая точность переменных программы построения теней может варьироваться между различными устройствами на iOS, как может производительность операций на каждом уровне точности. Обратитесь к Ссылке Совместимости устройства на iOS для специфичных для устройства соображений.

Выполните векторные вычисления лениво

Не все графические процессоры включают векторные процессоры; они могут выполнить векторные вычисления на скалярном процессоре. При выполнении вычислений в программе построения теней рассмотрите порядок операций гарантировать, что вычисления выполняются эффективно, даже если они выполняются на скалярном процессоре.

Если бы код в Перечислении 10-4 выполнялся на векторном процессоре, то каждое умножение было бы выполнено параллельно через все четыре из компонентов вектора. Однако из-за расположения круглой скобки, та же работа на скалярном процессоре взяла бы восемь умножения, даже при том, что два из этих трех параметров являются скалярными значениями.

Перечисление 10-4  Плохое использование векторных операторов

highp float f0, f1;

highp vec4 v0, v1;

v0 = (v1 * f0) * f1;

То же вычисление может быть выполнено более эффективно путем смещения круглых скобок как показано в Перечислении 10-5. В этом примере скалярные значения умножаются вместе сначала, и результат, умноженный против векторного параметра; вся работа может быть вычислена с пятью умножением.

  Надлежащее использование перечисления 10-5 векторных операций

highp float f0, f1;

highp vec4 v0, v1;

v0 = v1 * (f0 * f1);

Точно так же Ваше приложение должно всегда указывать маску записи для векторной работы, если оно не использует все компоненты результата. На скалярном процессоре могут быть пропущены вычисления для компонентов, не указанных в маске. Перечисление 10-6 работает вдвое более быстро на скалярном процессоре, потому что оно указывает, что необходимы только два компонента.

Перечисление 10-6  , Указывающее маску записи

highp vec4 v0;

highp vec4 v1;

highp vec4 v2;

v2.xz = v0 * v1;

Используйте универсальные формы или константы вместо того, чтобы вычислить значения в программе построения теней

Каждый раз, когда значение может быть вычислено вне программы построения теней, передайте его в программу построения теней как универсальная форма или константа. Перевычисление динамических значений может потенциально быть очень дорогим в программе построения теней.

    int i;

    float f;

    vec4 v;

    for(i = 0; i < 4; i++)

        v[i] += f;

    float f;

    vec4 v;

    v += f;

varying vec2 vTexCoord;

uniform sampler2D textureSampler;

void main()

{

    vec2 modifiedTexCoord = vec2(1.0 - vTexCoord.x, 1.0 - vTexCoord.y);

    gl_FragColor = texture2D(textureSampler, modifiedTexCoord);

}

Выберите данные кадрового буфера для программируемого смешивания

Традиционный OpenGL и OpenGL реализации ES обеспечивают этап смешивания стандартной функции, проиллюстрированный на рисунке 10-1. Прежде, чем издать приказ получения, Вы указываете смешивающуюся работу от фиксированного набора возможных параметров. После того, как Ваши выводы программы построения теней фрагмента окрашивают данные для пикселя, OpenGL, этап смешивания ES считывает цветные данные для соответствующего пикселя в целевом кадровом буфере, затем комбинирует два согласно указанной работе смешивания для создания цвета вывода.

В iOS 6.0 и позже, можно использовать EXT_shader_framebuffer_fetch расширение для реализации программируемого смешивания и других эффектов. Вместо того, чтобы предоставить исходный цвет, который будет смешан OpenGL ES, Ваша программа построения теней фрагмента читает содержание целевого кадрового буфера, соответствующего обрабатываемому фрагменту. Ваша программа построения теней фрагмента может тогда использовать любой алгоритм, Вы принимаете решение произвести цвет вывода, как показано на рисунке 10-2.

Это расширение включает, многие усовершенствовали методы рендеринга:

• Дополнительные режимы наложения. Путем определения собственного ES GLSL функционирует для объединения источника и целевых цветов, можно реализовать режимы наложения, не возможные с OpenGL этап смешивания стандартной функции ES. Например, Перечисление 10-8 реализует режимы наложения Наложения и Различия, найденные в популярном графическом программном обеспечении.

• Эффекты последующей обработки. После рендеринга сцены можно нарисовать полноэкранную четверку с помощью программы построения теней фрагмента, читающей, текущий фрагмент окрашивают, и преобразовывает его для создания цвета вывода. Программа построения теней в Перечислении 10-9 может использоваться с этим методом для преобразования сцены в шкалу полутонов.

• Нецветные операции фрагмента. Кадровые буферы могут содержать нецветные данные. Например, задержанные алгоритмы штриховки используют многократные цели рендеринга для хранения глубины и нормальной информации. Ваша программа построения теней фрагмента может считать такие данные из одного (или больше) цели рендеринга и использовать их для создания цвета вывода в другой цели рендеринга.

Эти эффекты возможны без расширения выборки кадрового буфера — например, полутоновое преобразование может быть сделано путем рендеринга сцены в текстуру, затем рисования полноэкранной четверки с помощью той текстуры и программы построения теней фрагмента, преобразовывающей цвета элемента текстуры в шкалу полутонов. Однако использование этого расширения обычно приводит к лучшей производительности.

Для активации этой опции программа построения теней фрагмента должна объявить, что это требует EXT_shader_framebuffer_fetch расширение, как показано в Перечислении 10-8 и Перечислении 10-9. Код программы построения теней для реализования этой опции отличается между версиями OpenGL Язык Штриховки ES (GLSL ES).

#extension GL_EXT_shader_framebuffer_fetch : require

#define kBlendModeDifference 1

#define kBlendModeOverlay    2

#define BlendOverlay(a, b) ( (b<0.5) ? (2.0*b*a) : (1.0-2.0*(1.0-a)*(1.0-b)) )

uniform int blendMode;

varying lowp vec4 sourceColor;

void main()

{

    lowp vec4 destColor = gl_LastFragData[0];

    if (blendMode == kBlendModeDifference) {

        gl_FragColor = abs( destColor - sourceColor );

    } else if (blendMode == kBlendModeOverlay) {

        gl_FragColor.r = BlendOverlay(sourceColor.r, destColor.r);

        gl_FragColor.g = BlendOverlay(sourceColor.g, destColor.g);

        gl_FragColor.b = BlendOverlay(sourceColor.b, destColor.b);

        gl_FragColor.a = sourceColor.a;

    } else { // normal blending

        gl_FragColor = sourceColor;

    }

}

#version 300 es

#extension GL_EXT_shader_framebuffer_fetch : require

layout(location = 0) inout lowp vec4 destColor;

void main()

{

    lowp float luminance = dot(vec3(0.3, 0.59, 0.11), destColor.rgb);

    destColor.rgb = vec3(luminance);

}

Используйте текстуры для больших буферов памяти в вершинных шейдерах

В iOS 7.0 и позже, вершинные шейдеры могут читать из в настоящее время связанных модулей текстуры. Используя этот метод можно получить доступ к намного большим буферам памяти во время обработки вершины, включив высокую производительность для некоторых усовершенствованные методы рендеринга. Например:

• Отображение смещения. Нарисуйте сетку с позициями вершины по умолчанию, затем читайте из текстуры в вершинном шейдере для изменения позиции каждой вершины. Перечисление 10-10 демонстрирует использование этого метода для генерации трехмерной геометрии от полутоновой текстуры карты высоты.

• Инстанцированное получение. Как описано в Использовании Инстанцированное Получение для Минимизации Рисует Вызовы, инстанцированное получение может существенно сократить CPU наверху при рендеринге сцены, содержащей много подобных объектов. Однако предоставление информации на экземпляр вершинному шейдеру может быть проблемой. Текстура может хранить обширную информацию для многих экземпляров. Например, Вы могли представить обширный городской пейзаж путем рисования сотен экземпляров из данных вершины, описывающих только простой куб. Для каждого экземпляра вершинный шейдер мог использовать gl_InstanceID переменная к выборке от текстуры, получая матрицу преобразования, окрашивает изменение, смещение координаты текстуры и изменение высоты для применения к каждому зданию.

  Вершинный шейдер перечисления 10-10 для рендеринга из карты высоты

attribute vec2 xzPos;

uniform mat4 modelViewProjectionMatrix;

uniform sampler2D heightMap;

void main()

{

    // Use the vertex X and Z values to look up a Y value in the texture.

    vec4 position = texture2D(heightMap, xzPos);

    // Put the X and Z values into their places in the position vector.

    position.xz = xzPos;

    // Transform the position vector from model to clip space.

    gl_Position = modelViewProjectionMatrix * position;

}

Можно также использовать универсальные массивы и универсальные буферные объекты (в OpenGL ES 3.0) для предоставления объемных данных вершинному шейдеру, но доступ текстуры вершины предлагает несколько потенциальных преимуществ. Можно хранить намного больше данных в текстуре, чем или в универсальном массиве или в универсальном буферном объекте, и можно использовать текстуру переносящиеся и фильтрующие опции интерполировать данные, хранившие в текстуре. Кроме того, можно представить к текстуре, использовав в своих интересах GPU для создания данных для использования в более поздней стадии обработки вершины.

Чтобы определить, доступна ли выборка текстуры вершины на устройстве (и число модулей текстуры, доступных вершинным шейдерам), проверьте значение MAX_VERTEX_TEXTURE_IMAGE_UNITS предел во время выполнения. (См. Проверку OpenGL Возможности ES.)