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在 Android 应用中使用 AGSL

本页介绍了 AGSL 基础知识，以及在 Android 中使用 AGSL 的不同方式应用。

简单的 AGSL 着色器

系统会为每个绘制的像素调用着色器代码，并返回像素的颜色绘制的区域。非常简单的着色器一种颜色；本例使用红色着色器在 String 内定义。

Kotlin

private const val COLOR_SHADER_SRC =
   """half4 main(float2 fragCoord) {
      return half4(1,0,0,1);
   }"""

Java

private static final String COLOR_SHADER_SRC =
   "half4 main(float2 fragCoord) {\n" +
      "return half4(1,0,0,1);\n" +
   "}";

下一步是创建 RuntimeShader 使用着色器字符串初始化的对象。这也会编译着色器。

Kotlin

val fixedColorShader = RuntimeShader(COLOR_SHADER_SRC)

Java

RuntimeShader fixedColorShader = new RuntimeShader(COLOR_SHADER_SRC);

RuntimeShader 可用于标准 Android 着色器的任何位置。作为例如，您可以用它来绘制自定义 View（使用 Canvas。

Kotlin

val paint = Paint()
paint.shader = fixedColorShader
override fun onDrawForeground(canvas: Canvas?) {
   canvas?.let {
      canvas.drawPaint(paint) // fill the Canvas with the shader
   }
}

Java

Paint paint = new Paint();
paint.setShader(fixedColorShader);
public void onDrawForeground(@Nullable Canvas canvas) {
   if (canvas != null) {
      canvas.drawPaint(paint); // fill the Canvas with the shader
   }
}

这将绘制一个红色的 View。您可以使用 uniform 将颜色参数传递到要绘制的着色器首先，将颜色 uniform 添加到着色器：

Kotlin

private const val COLOR_SHADER_SRC =
"""layout(color) uniform half4 iColor;
   half4 main(float2 fragCoord) {
      return iColor;
   }"""

Java

private static final String COLOR_SHADER_SRC =
   "layout(color) uniform half4 iColor;\n"+
      "half4 main(float2 fragCoord) {\n" +
      "return iColor;\n" +
   "}";

然后，从自定义 View 调用 setColorUniform，以传递所需的颜色插入 AGSL 着色器。

Kotlin

fixedColorShader.setColorUniform("iColor", Color.GREEN )

Java

fixedColorShader.setColorUniform("iColor", Color.GREEN );

现在，您会得到一个绿色的 View；View 颜色使用参数，而不是嵌入到View 着色器。

您可以改为创建颜色渐变效果。您首先需要将着色器以接受 View 分辨率作为输入：

Kotlin

private const val COLOR_SHADER_SRC =
"""uniform float2 iResolution;
   half4 main(float2 fragCoord) {
      float2 scaled = fragCoord/iResolution.xy;
      return half4(scaled, 0, 1);
   }"""

Java

private static final String COLOR_SHADER_SRC =
   "uniform float2 iResolution;\n" +
      "half4 main(float2 fragCoord) {\n" +
      "float2 scaled = fragCoord/iResolution.xy;\n" +
      "return half4(scaled, 0, 1);\n" +
   "}";

绘制渐变

此着色器会执行一些稍微炫酷的操作。对于每个像素，它会创建一个 float2 矢量，该矢量包含 x 和 y 坐标除以分辨率得到的结果，会创建一个介于 0 和 1 之间的值。然后，它会使用该缩放矢量构造返回颜色的红色和绿色分量。

通过调用以下方法，将 View 的分辨率传递给 AGSL 着色器 uniform： setFloatUniform。

Kotlin

val paint = Paint()
paint.shader = fixedColorShader
override fun onDrawForeground(canvas: Canvas?) {
   canvas?.let {
      fixedColorShader.setFloatUniform("iResolution", width.toFloat(), height.toFloat())
      canvas.drawPaint(paint)
   }
}

Java

Paint paint = new Paint();
paint.setShader(fixedColorShader);
public void onDrawForeground(@Nullable Canvas canvas) {
   if (canvas != null) {
      fixedColorShader.setFloatUniform("iResolution", (float)getWidth(), (float()getHeight()));
      canvas.drawPaint(paint);
   }
}

为着色器添加动画效果

您可以使用类似的技术为着色器添加动画效果，方法是修改着色器以接收 iTime 和 iDuration uniform。着色器将使用这些值来创建三角形波，使颜色在其渐变值中来回循环。

Kotlin

private const val DURATION = 4000f
private const val COLOR_SHADER_SRC = """
   uniform float2 iResolution;
   uniform float iTime;
   uniform float iDuration;
   half4 main(in float2 fragCoord) {
      float2 scaled = abs(1.0-mod(fragCoord/iResolution.xy+iTime/(iDuration/2.0),2.0));
      return half4(scaled, 0, 1.0);
   }
"""

Java

private static final float DURATION = 4000f;
private static final String COLOR_SHADER_SRC =
   "uniform float2 iResolution;\n"+
   "uniform float iTime;\n"+
   "uniform float iDuration;\n"+
   "half4 main(in float2 fragCoord) {\n"+
      "float2 scaled = abs(1.0-mod(fragCoord/iResolution.xy+iTime/(iDuration/2.0),2.0));\n"+
      "return half4(scaled, 0, 1.0);\n"+
   "}";

在自定义视图源代码中， ValueAnimator 更新了 iTime制服。

Kotlin

// declare the ValueAnimator
private val shaderAnimator = ValueAnimator.ofFloat(0f, DURATION)

// use it to animate the time uniform
shaderAnimator.duration = DURATION.toLong()
shaderAnimator.repeatCount = ValueAnimator.INFINITE
shaderAnimator.repeatMode = ValueAnimator.RESTART
shaderAnimator.interpolator = LinearInterpolator()

animatedShader.setFloatUniform("iDuration", DURATION )
shaderAnimator.addUpdateListener { animation ->
    animatedShader.setFloatUniform("iTime", animation.animatedValue as Float )
}
shaderAnimator.start()

Java

// declare the ValueAnimator
private final ValueAnimator shaderAnimator = ValueAnimator.ofFloat(0f, DURATION);

// use it to animate the time uniform
shaderAnimator.setDuration((long)DURATION);
shaderAnimator.setRepeatCount(ValueAnimator.INFINITE);
shaderAnimator.setRepeatMode(ValueAnimator.RESTART);
shaderAnimator.setInterpolator(new LinearInterpolator());

animatedShader.setFloatUniform("iDuration", DURATION );
shaderAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
   public final void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
      animatedShader.setFloatUniform("iTime", (float)animation.getAnimatedValue());
   }
});

绘制复杂的物体

您无需绘制着色器来填充背景；可以是可用于任何接受 Paint 对象，例如 drawText。

Kotlin

canvas.drawText(ANIMATED_TEXT, TEXT_MARGIN_DP, TEXT_MARGIN_DP + bounds.height(),
   paint)

Java

canvas.drawText(ANIMATED_TEXT, TEXT_MARGIN_DP, TEXT_MARGIN_DP + bounds.height(),
   paint);

着色和画布转换

您可以对着色文本应用其他 Canvas 转换，例如轮替。在 ValueAnimator 中，您可以更新 3D 旋转矩阵使用内置的 android.graphics.Camera 类。

Kotlin

// in the ValueAnimator
camera.rotate(0.0f, animation.animatedValue as Float / DURATION * 360f, 0.0f)

Java

// in the ValueAnimator
camera.rotate(0.0f, (Float)animation.getAnimatedValue() / DURATION * 360f, 0.0f);

由于您想要从中心轴（而不是从角落）旋转文本，获取文本边界，然后使用 preTranslate 和 postTranslate 更改矩阵，以便 0,0 为旋转中心，更改文本在屏幕上的绘制位置。

Kotlin

linearColorPaint.getTextBounds(ANIMATED_TEXT, 0, ANIMATED_TEXT.length, bounds)
camera.getMatrix(rotationMatrix)
val centerX = (bounds.width().toFloat())/2
val centerY = (bounds.height().toFloat())/2
rotationMatrix.preTranslate(-centerX, -centerY)
rotationMatrix.postTranslate(centerX, centerY)
canvas.save()
canvas.concat(rotationMatrix)
canvas.drawText(ANIMATED_TEXT, 0f, 0f + bounds.height(), paint)
canvas.restore()

Java

linearColorPaint.getTextBounds(ANIMATED_TEXT, 0, ANIMATED_TEXT.length(), bounds);
camera.getMatrix(rotationMatrix);
float centerX = (float)bounds.width()/2.0f;
float centerY = (float)bounds.height()/2.0f;
rotationMatrix.preTranslate(-centerX, -centerY);
rotationMatrix.postTranslate(centerX, centerY);
canvas.save();
canvas.concat(rotationMatrix);
canvas.drawText(ANIMATED_TEXT, 0f, 0f + bounds.height(), paint);
canvas.restore();

将 RuntimeShader 与 Jetpack Compose 搭配使用

如果您使用 RuntimeShader 来渲染界面，会更方便 Jetpack Compose。从相同的渐变着色器开始，早于：

private const val COLOR_SHADER_SRC =
    """uniform float2 iResolution;
   half4 main(float2 fragCoord) {
   float2 scaled = fragCoord/iResolution.xy;
   return half4(scaled, 0, 1);
}"""

您可以将该着色器应用于 ShaderBrush。您然后使用 ShaderBrush 作为 Canvas 的绘制作用域。

// created as top level constants
val colorShader = RuntimeShader(COLOR_SHADER_SRC)
val shaderBrush = ShaderBrush(colorShader)

Canvas(
   modifier = Modifier.fillMaxSize()
) {
   colorShader.setFloatUniform("iResolution",
   size.width, size.height)
   drawCircle(brush = shaderBrush)
}

将 RuntimeShader 与 RenderEffect 搭配使用

您可以使用 RenderEffect，以应用 RuntimeShader 发送给家长 (View) 和所有子视图。这比绘制自定义 View 开销更高。但是你可以轻松制作一种效果最初是用 createRuntimeShaderEffect。

Kotlin

view.setRenderEffect(RenderEffect.createRuntimeShaderEffect(myShader, "background"))

Java

view.setRenderEffect(RenderEffect.createRuntimeShaderEffect(myShader, "background"));

第二个参数是着色器统一名称，eval Coordinate 参数（例如在 fragCoord 中传递的）获取原始颜色的 RenderNode（该 View 及其子级）视图），可让您执行各种效果。

uniform shader background;       // Root node of View tree to be altered
return mix(returnColor, background.eval(fragCoord), 0.5);

混合在按钮上的网格效果，但位于悬浮操作按钮下方（因为它位于不同的 View 层次结构中）。