大家好！
我们公司正在开发在线游戏，现在我们正在开发主要项目的移动版本。 在本文中，我们希望与示例和
源代码共享为Android项目开发GLSL着色器的经验。
关于项目
最初，该游戏是基于Flash的浏览器，但是有关即将停止支持Flash的消息迫使我们将项目转移到HTML5。 Kotlin被用作开发语言，六个月后，我们能够在Android上启动该项目。 不幸的是，没有在移动设备上进行优化，游戏就缺乏性能。
为了提高FPS，决定重新设计图形引擎。 我们曾经使用多个通用着色器，但是现在对于每种效果，我们决定编写一个单独的着色器，针对特定任务进行锐化处理，以使它们的工作效率更高。
我们缺乏的
着色器可以存储在字符串中，但是此方法消除了语法检查和类型匹配，因此着色器通常存储在Assets或Raw文件中，因为这允许您通过安装Android Studio插件来启用验证。 但是这种方法也有一个缺点-缺乏重用性：要进行小的编辑，必须创建一个新的着色器文件。
这样：
-在Kotlin上开发着色器，
-在编译阶段进行语法检查，
-能够在着色器之间重用代码，
我需要为GLSL写一个“转换器” Kotlin。
所需的结果：着色器代码被描述为Kotlin类，其中属性，变量，统一是此类的属性。 该类的主要构造函数的参数用于静态分支，并允许您重用其余的着色器代码。 初始化块是着色器的主体。
解决方案
为了实现，使用了Kotlin
代表 。 它们允许运行时找出委托属性的名称，以捕获调用的获取和设置时间，并通知它们ShaderBuilder（所有着色器的基类）。
class ShaderBuilder { val uniforms = HashSet<String>() val attributes = HashSet<String>() val varyings = HashSet<String>() val instructions = ArrayList<Instruction>() ... fun getSource(): String = ... }
委托实施各种代表：
class VaryingDelegate<T : Variable>(private val factory: (ShaderBuilder) -> T) { private lateinit var v: T operator fun provideDelegate(ref: ShaderBuilder, p: KProperty<*>): VaryingDelegate<T> { v = factory(ref) v.value = p.name return this } operator fun getValue(thisRef: ShaderBuilder, property: KProperty<*>): T { thisRef.varyings.add("${v.typeName} ${property.name}") return v } operator fun setValue(thisRef: ShaderBuilder, property: KProperty<*>, value: T) { thisRef.varyings.add("${v.typeName} ${property.name}") thisRef.instructions.add(Instruction.assign(property.name, value.value)) } }
其余代表在
GitHub上的实现 。
着色器示例：
// useAlphaTest , // , , , // . class FragmentShader(useAlphaTest: Boolean) : ShaderBuilder() { private val alphaTestThreshold by uniform(::GLFloat) private val texture by uniform(::Sampler2D) private val uv by varying(::Vec2) init { var color by vec4() color = texture2D(texture, uv) // static branching if (useAlphaTest) { // dynamic branching If(color.w lt alphaTestThreshold) { discard() } } // ShaderBuilder. gl_FragColor = color } }
这是生成的GLSL源（FragmentShader的结果（useAlphaTest = true）.getSource（））。 代码的内容和结构得以保留：
uniform sampler2D texture; uniform float alphaTestThreshold; varying vec2 uv; void main(void) { vec4 color; color = texture2D(texture, uv); if ((color.w < alphaTestThreshold)) { discard; } gl_FragColor = color; }
通过在组装源时设置不同的参数来方便地重用着色器代码，但这不能完全解决重用问题。 如果需要在不同的着色器中编写相同的代码，则可以将这些指令放入单独的ShaderBuilderComponent中，并根据需要将它们添加到主要的ShaderBuilders中：
class ShadowReceiveComponent : ShaderBuilderComponent() { … fun vertex(parent: ShaderBuilder, inp: Vec4) { vShadowCoord = shadowMVP * inp ... parent.appendComponent(this) } fun fragment(parent: ShaderBuilder, brightness: GLFloat) { var pixel by float() pixel = texture2D(shadowTexture, vShadowCoord.xy).x ... parent.appendComponent(this) } }
欢呼，收到的功能使您可以在Kotlin上编写着色器，重用代码，检查语法！
现在，让我们回想
一下 GLSL中的Swizzling，并看看它在Vec2，Vec3，Vec4中的实现。
class Vec2 { var x by ComponentDelegate(::GLFloat) var y by ComponentDelegate(::GLFloat) } class Vec3 { var x by ComponentDelegate(::GLFloat) ... // 9 Vec2 var xx by ComponentDelegate(::Vec2) var xy by ComponentDelegate(::Vec2) ... } class Vec4 { var x by ComponentDelegate(::GLFloat) ... // 16 Vec2 var xy by ComponentDelegate(::Vec2) ... // 64 Vec3 var xxx by ComponentDelegate(::Vec3) ... }
在我们的项目中，着色器编译可以按需在游戏周期中进行，并且此类对象分配会产生主要的GC调用，出现延迟。 因此，我们决定使用注释处理器将着色器源的组合转移到编译阶段。
我们用ShaderProgram批注标记该类：
@ShaderProgram(VertexShader::class, FragmentShader::class) class ShaderProgramName(alphaTest: Boolean)
注释处理器根据顶点和片段类构造函数的参数为我们收集各种着色器：
class ShaderProgramNameSources { enum class Sources(vertex: String, fragment: String): ShaderProgramSources { Source0("<vertex code>", "<fragment code>") ... } fun get(alphaTest: Boolean) { if (alphaTest) return Source0 else return Source1 } }
现在，您可以从生成的类中获取着色器文本：
val sources = ShaderProgramNameSources.get(replaceAlpha = true) println(sources.vertex) println(sources.fragment)
由于get函数-ShaderProgramSources的结果是枚举中的值，因此在程序注册表（ShaderProgramSources）-> CompiledShaderProgram中将其用作键很方便。
GitHub具有该项目的源代码，包括注释处理器以及着色器和组件的简单示例。