引擎渲染管道：使着色器通用

我正在尝试使用OpenGL ES 2.0（目前为iOS）制作2D游戏引擎。我已经在Objective C中编写了Application层，并在C ++中编写了一个独立的RendererGLES20。在渲染器外部不会进行GL特定的调用。运行良好。

但是在使用着色器时，我有一些设计问题。每个着色器都有自己的唯一属性和统一体，需要在主绘制调用之前进行设置（在本例中为glDrawArrays）。例如，为了绘制一些几何图形，我要做：

void RendererGLES20::render(Model * model)
{
    // Set a bunch of uniforms
    glUniformMatrix4fv(.......);
    // Enable specific attributes, can be many
    glEnableVertexAttribArray(......);
    // Set a bunch of vertex attribute pointers:
    glVertexAttribPointer(positionSlot, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, stride, m->pCoords);

    // Now actually Draw the geometry
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, m->vertexCount);

    // After drawing, disable any vertex attributes:
    glDisableVertexAttribArray(.......);
}

如您所见，此代码非常严格。如果要使用另一个着色器（例如波纹效果），我将需要传递额外的制服，顶点属性等。换句话说，我将不得不更改RendererGLES20渲染源代码以仅合并新的着色器。

有什么方法可以使着色器对象完全通用吗？就像我只想更改着色器对象而不担心游戏源重新编译该怎么办？有什么方法可以使渲染器与制服和属性无关？即使我们需要将数据传递给制服，这样做的最佳位置是什么？模特班？模型类是否了解着色器特定的制服和属性？

以下显示演员类：

class Actor : public ISceneNode
{
    ModelController * model;
    AIController * AI;
};

模型控制器类：类ModelController {类IShader * shader; int textureId; vec4色调; 浮动字母 struct Vertex * vertexArray; };

着色器类仅包含着色器对象，编译和链接子例程等。

在游戏逻辑类中，我实际上是在渲染对象：

void GameLogic::update(float dt)
{
    IRenderer * renderer = g_application->GetRenderer();

    Actor * a = GetActor(id);
    renderer->render(a->model);
}

请注意，即使Actor扩展了ISceneNode，我仍未开始实现SceneGraph。解决此问题后，我会立即进行处理。

有什么想法可以改善这一点吗？相关的设计模式等？

感谢您阅读问题。

可以使您的着色器系统更多地由数据驱动，以便您不必为统一和顶点格式放置太多着色器特定的代码，而可以根据附加到着色器的元数据以编程方式设置它们。

首先是免责声明：数据驱动的系统可以使添加新着色器变得更加容易，但是另一方面，由于系统复杂性的增加，它也带来了成本，这使得维护和调试变得更加困难。因此，最好仔细考虑多少数据驱动对您有利（对于一个小型项目，答案很可能是“无”），并且不要尝试构建过于笼统的系统。

好吧，让我们先谈谈顶点格式（属性）。您可以通过构造一个包含要传递到的数据的结构来创建数据描述glVertexAttribPointer -单个属性的索引，类型，大小等，并使用这些结构的数组来表示整个顶点格式。有了这些信息，您就可以以编程方式设置与顶点属性相关的所有GL状态。

填充此描述的数据从何而来？从概念上讲，我认为最干净的方法是使其属于着色器。当构建网格的顶点数据时，您将查找网格上使用的着色器，找到该着色器所需的顶点格式，并相应地构建顶点缓冲区。您只需为每个着色器指定某种方式即可指定所需的顶点格式。

有多种方法可以做到这一点。例如，您可以为着色器中的属性设置一组标准名称（“ attrPosition”，“ attrNormal”等），以及一些硬编码的规则，例如“ position is 3 floats”。然后你用glGetAttribLocation或类似方法查询着色器使用的属性，并应用规则以构建顶点格式。另一种方法是使用XML代码段定义格式，将其嵌入到着色器源中的注释中，然后由您的工具或类似方式提取。

对于制服，如果可以使用OpenGL 3.1或更高版本，则最好使用统一缓冲区对象（与D3D的常量缓冲区等效的OpenGL）。，GL ES 2.0没有这些，因此制服必须单独处理。一种方法是创建一个包含要设置的每个参数的统一位置的结构-相机矩阵，镜面反射功率，世界矩阵等。采样器位置也可以在此处。此方法取决于所有着色器之间共享一组标准参数。并非每个着色器都必须使用每个单独的参数，但是所有参数都必须在此结构中。

每个着色器都具有该结构的一个实例，并且在加载着色器时，会使用glGetUniformLocation和标准化名称向其查询所有参数的位置。然后，每当需要从代码设置统一时，就可以检查它是否存在于该着色器中，并只需查找其位置并进行设置即可。