用cocos2d-x 实现UV动画--实现篇

UVSprite

uv动画是指通过在程序运行时动态改变纹理坐标，实现动态效果的纹理动画，使用uv动画可以实现水流动，火焰燃烧等效果。

下图是UVSprite实现的一个动画效果

本文由liangneo原创，转载请保留原文地址 ：http://blog.csdn.net/liangneo/article/details/42583533

1.分析

我们需要的是一个具uv动画的sprite，最简单合理的方式是让你UVSprite直接继承于CCSprite，另外我们还需要两个变量来控制U或V方面是否需要动画，另外两个变量来控制U和V方向的动画速度，因此UVSprite类的声明如下：

class UVSprite : public cocos2d::CCSprite
{
  //U方向是否需要动画
  bool _AutoScrollU = true;
  //U方面动画速度（0~~1）
  float _AutoScrollSpeedU =0;
  //V方向是否需要动画
  bool _AutoScrollV = false;
  //V方向的动画速度（0~~1）
  float _AutoScrollSpeedV=0;


  //保存当前已经移动的uv值
  float _AutoScrollCountU=0;
  float _AutoScrollCountV=0;
};

另外我们还需要两个接口来创建UVSprite和CCSprite保持一致：

	//从plist中的frame创建
    static UVSprite* createWithSpriteFrameName(const char *pszSpriteFrameName);
    //从贴图文件直接创建
    static UVSprite* create(const char *pszFileName);

另外我们还需要一个update来更新uv的偏移值：

void UVSprite::update(float dt)
{
    CCSprite::update(dt);
    
    //更新u
    if(_AutoScrollU)
    {
        _AutoScrollCountU += dt * _AutoScrollSpeedU;
    }
    
    //更新v
    if (_AutoScrollV) {
        _AutoScrollCountV += dt * _AutoScrollSpeedV;
    }
    
    //如果超出范围从0开始
    if (_AutoScrollCountU > 1 || _AutoScrollCountU < -1) {
        _AutoScrollCountU = 0;
    }
    
    if (_AutoScrollCountV > 1 || _AutoScrollCountV < -1) {
        _AutoScrollCountV = 0;
    }
}

上一篇文章中我们提到，uv的值在(0~~1)范围内，因此在更新时确保偏移在（-1，1）范围内

2.shader

a.有了更新uv的更新我们来写shader,顶点shader我们使用cocos2d提供的 ccPositionTextureColor_vert，代码如下

attribute vec4 a_position;							
attribute vec2 a_texCoord;							
attribute vec4 a_color;								
													
#ifdef GL_ES										
varying lowp vec4 v_fragmentColor;					
varying mediump vec2 v_texCoord;					
#else												
varying vec4 v_fragmentColor;						
varying vec2 v_texCoord;							
#endif												
													
void main()											
{													
    gl_Position = CC_MVPMatrix * a_position;		
	v_fragmentColor = a_color;						
	v_texCoord = a_texCoord;						
}						

b.片元shader,在片元shader中我们需要更新uv坐标，设置一个变量texOffset来表示uv的偏移，代码如下:

#ifdef GL_ES								
precision lowp float;						
#endif										

varying vec4 v_fragmentColor;				
varying vec2 v_texCoord;					
uniform vec2 texOffset;                 
uniform sampler2D CC_Texture0;				

void main()									
{											
	vec2 texcoord = mod(texOffset+v_texCoord,1.0);   
	gl_FragColor = v_fragmentColor * texture2D(CC_Texture0,texcoord);			
}	

在片元Shader中，我们将默认的v_texCoord加上传进来的texOffset,并对结果与1求模，确保纹理坐标出界后回到合理的位置

3.shader加载，为UVSprite添加一个成员函数，和一个shader中texOffset的uniform引用,代码如下：

void UVSprite::loadShaderVertex(const char *vert,const char *frag)
{
    CCGLProgram *shader = new CCGLProgram();
    shader->initWithVertexShaderByteArray(vert,frag);
    
    shader->addAttribute(kCCAttributeNamePosition,kCCVertexAttrib_Position);
    shader->addAttribute(kCCAttributeNameColor,kCCVertexAttrib_Color);
    shader->addAttribute(kCCAttributeNameTexCoord,kCCVertexAttrib_TexCoords);
    
    shader->link();
    
    shader->updateUniforms();
    
    _uniformOffset = glGetUniformlocation(shader->getProgram(),"texOffset");
    
    this->setShaderProgram(shader);
    
    shader->release();
}

在该函数中，首先加载sahder,添加cocos2dx提供三个默认属性，分别是点坐标，点颜色，点的uv坐标，然后获取texOffset在shahder中的uniform引用

4.渲染，重写CCSprite的draw函数，除了实现CCSprite的draw的渲染功能，还额外的绑定texOffset,代码如下：

void UVSprite::draw()
{
    CC_PROFILER_START_CATEGORY(kCCProfilerCategorySprite,"CCSprite - draw");
    
    CCAssert(!m_pobBatchNode,"If CCSprite is being rendered by CCSpriteBatchNode,CCSprite#draw SHOULD NOT be called");
    
    getShaderProgram()->use();
    getShaderProgram()->setUniformsForBuiltins();
    
    ccGLBlendFunc( m_sBlendFunc.src,m_sBlendFunc.dst );
    //绑定texOffset
    getShaderProgram()->setUniformlocationWith2f(_uniformOffset,_AutoScrollCountU,_AutoScrollCountV);

    //绑定纹理贴图
    ccGLBindTexture2D( m_pobTexture->getName() );
    ccGLEnabLevertexAttribs( kCCVertexAttribFlag_PosColorTex );
    
#define kQuadSize sizeof(m_squad.bl)
#ifdef EMSCRIPTEN
    long offset = 0;
    setGLBufferData(&m_squad,4 * kQuadSize,0);
#else
    long offset = (long)&m_squad;
#endif // EMSCRIPTEN
    
    
    // 设置渲染坐标(x,y)
    int diff = offsetof( ccV3F_C4B_T2F,vertices);
    glVertexAttribPointer(kCCVertexAttrib_Position,3,GL_FLOAT,GL_FALSE,kQuadSize,(void*) (offset + diff));
    
    // 设置纹理坐标(u,v)
    diff = offsetof( ccV3F_C4B_T2F,texCoords);
    glVertexAttribPointer(kCCVertexAttrib_TexCoords,2,(void*)(offset + diff));
    
    // 设置顶点颜色
    diff = offsetof( ccV3F_C4B_T2F,colors);
    glVertexAttribPointer(kCCVertexAttrib_Color,4,GL_UNSIGNED_BYTE,GL_TRUE,(void*)(offset + diff));
    
    //渲染矩形
    glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP,4);
    
    CHECK_GL_ERROR_DEBUG();
    
    
#if CC_SPRITE_DEBUG_DRAW == 1
    // draw bounding Box
    CCPoint vertices[4]={
        ccp(m_squad.tl.vertices.x,m_squad.tl.vertices.y),ccp(m_squad.bl.vertices.x,m_squad.bl.vertices.y),ccp(m_squad.br.vertices.x,m_squad.br.vertices.y),ccp(m_squad.tr.vertices.x,m_squad.tr.vertices.y),};
    ccDrawpoly(vertices,true);
#elif CC_SPRITE_DEBUG_DRAW == 2
    // draw texture Box
    CCSize s = this->getTextureRect().size;
    CCPoint offsetPix = this->getoffsetPosition();
    CCPoint vertices[4] = {
        ccp(offsetPix.x,offsetPix.y),ccp(offsetPix.x+s.width,offsetPix.y+s.height),ccp(offsetPix.x,offsetPix.y+s.height)
    };
    ccDrawpoly(vertices,true);
#endif // CC_SPRITE_DEBUG_DRAW
    
    CC_INCREMENT_GL_DRAWS(1);
    
    CC_PROFILER_STOP_CATEGORY(kCCProfilerCategorySprite,"CCSprite - draw");

}

代码的功能和CCSprite的draw基本一致，唯一的差别如下：

    //绑定texOffset
    getShaderProgram()->setUniformlocationWith2f(_uniformOffset,_AutoScrollCountV);

该行代码将shader中的texOffset与update中的实时更新的uv关联起来。

本文源代码下载地址：http://download.csdn.net/detail/liangneo/8348147

使用说明：放到cocos2d-x的samples/Cpp/目录下替换原来的文件即可

bugFix,由于cocos2d-x的spriteFrame可能只使用贴图中的一部分，因此使用UVSprite::createWithSpriteFrameName创建出来的对象的uv只是0 --- 1范围中的一部分，使用上述shader可以会出错。作以下更正：

1.frag Shader

#ifdef GL_ES                                                            
precision lowp float;                                                   
#endif                                                                  

varying vec4 v_fragmentColor;                                           
varying vec2 v_texCoord;                                                
uniform vec2 texOffset;                                                 
uniform sampler2D CC_Texture0;                                          
uniform vec2 uRange;                                                    
uniform vec2 vRange;                                                    
void main()                                                             
{                                                                       
    vec2 texcoord = texOffset+v_texCoord;                               
    texcoord.x = mod(texcoord.x - uRange.x,uRange.y-uRange.x) + uRange.x;   
    texcoord.y = mod(texcoord.y - vRange.x,vRange.y-vRange.x) + vRange.x;   
    gl_FragColor = v_fragmentColor * texture2D(CC_Texture0,texcoord);			
}    

增加了两个变量，uRange和vRange分别用来记录，uv的范围，确保精灵在的贴图在这个范围内

2.shader Load

void UVSprite::loadShaderVertex(const char *vert,"texOffset");
    _uniformURange = glGetUniformlocation(shader->getProgram(),"uRange");
    _uniformVRange = glGetUniformlocation(shader->getProgram(),"vRange");
    this->setShaderProgram(shader);
    
    shader->release();
}

在load时，绑定shader中的uRange和vRange

3.渲染

void UVSprite::draw()
{
    CC_PROFILER_START_CATEGORY(kCCProfilerCategorySprite,m_sBlendFunc.dst );
    
    //bug fix with sprite frame
    
    getShaderProgram()->setUniformlocationWith2f(_uniformURange,m_squad.bl.texCoords.u,m_squad.br.texCoords.u);
    getShaderProgram()->setUniformlocationWith2f(_uniformVRange,m_squad.bl.texCoords.v,m_squad.tl.texCoords.v);
    float offsetU = (m_squad.br.texCoords.u - m_squad.bl.texCoords.u) * _AutoScrollCountU;
    float offsetV = (m_squad.tl.texCoords.v - m_squad.bl.texCoords.v) * _AutoScrollCountV;
    
    getShaderProgram()->setUniformlocationWith2f(_uniformOffset,offsetU,offsetV);

    //绑定纹理贴图
    ccGLBindTexture2D( m_pobTexture->getName() );
    ccGLEnabLevertexAttribs( kCCVertexAttribFlag_PosColorTex );
    
#define kQuadSize sizeof(m_squad.bl)
#ifdef EMSCRIPTEN
    long offset = 0;
    setGLBufferData(&m_squad,"CCSprite - draw");

}