diff --git a/docs/06 In Practice/2D-Game/07 Postprocessing.md b/docs/06 In Practice/2D-Game/07 Postprocessing.md index 230f4e5..28ad558 100644 --- a/docs/06 In Practice/2D-Game/07 Postprocessing.md +++ b/docs/06 In Practice/2D-Game/07 Postprocessing.md @@ -1,7 +1,227 @@ # 后期处理 -**暂无翻译** +原文 | [Postprocessing](https://learnopengl.com/#!In-Practice/2D-Game/Postprocessing) +----- | ---- +作者 | JoeydeVries +翻译 | [包纸](https://github.com/ShirokoSama) +校对 | 暂无 -这篇教程暂时还没有进行翻译，您可以先阅读[原文](https://learnopengl.com/#!In-Practice/2D-Game/Postprocessing)，或经常来刷新看看是否有更新的进展。当然，我们更欢迎您在[GitHub上](https://github.com/LearnOpenGL-CN/LearnOpenGL-CN)认领翻译这篇文章，帮助我们完善这个教程系列。 +如果我们可以通过几个后期处理(Postprocess)特效丰富Breakout游戏的视觉效果的话，会不会是一件很有趣的事情？利用OpenGL的帧缓冲，我们可以相对容易地创造出模糊的抖动效果、反转场景里的所有颜色、做一些“疯狂”的顶点运动、或是使用一些其他有趣的特效。 - \ No newline at end of file +!!! important + + 这章教程广泛运用了之前[帧缓冲](../../04 Advanced OpenGL/05 Framebuffers.md)与[抗锯齿](../../04 Advanced OpenGL/11 Anti Aliasing.md)章节的概念。 + +在教程的帧缓冲章节里，我们演示了如何使用单个纹理，通过后期处理特效实现有趣的效果（反相、灰度、模糊、锐化、边缘检测）。在Breakout中我们将做一些类似的事情：我们会创建一个帧缓冲对象，并附带一个多重采样的渲染缓冲对象作为其颜色附件。游戏中所有的渲染相关代码都应该渲染至这个多重采样的帧缓冲，然后将其内容传输([Bit blit](https://en.wikipedia.org/wiki/Bit_blit))至一个不同的帧缓冲中，该帧缓冲用一个纹理作为其颜色附件。这个纹理会包含游戏的渲染后的抗锯齿图像，我们对它应用零或多个后期处理特效后渲染至一个大的2D四边形。（译注：这段表述的复杂流程与教程帧缓冲章节的内容相似，原文中包含大量易混淆的名词与代词，建议读者先仔细理解帧缓冲章节的内容与流程）。 + +总结一下这些渲染步骤： + +1. 绑定至多重采样的帧缓冲 +2. 和往常一样渲染游戏 +3. 将多重采样的帧缓冲内容传输至一个普通的帧缓冲中（这个帧缓冲使用了一个纹理作为其颜色缓冲附件） +4. 解除绑定（绑定回默认的帧缓冲） +5. 在后期处理着色器中使用来自普通帧缓冲的颜色缓冲纹理 +6. 渲染屏幕大小的四边形作为后期处理着色器的输出 + +我们的后期处理着色器允许使用三种特效：**shake**, **confuse**和**chaos**。 + +- **shake**：轻微晃动场景并附加一个微小的模糊效果。 +- **shake**：反转场景中的颜色并颠倒x轴和y轴。 +- **chaos**: 利用边缘检测卷积核创造有趣的视觉效果，并以圆形旋转动画的形式移动纹理图片，实现“混沌”特效。 + +以下是这些效果的示例： + +![](../../img/06/Breakout/07/postprocessing_effects.png) + +在2D四边形上操作的顶点着色器如下所示： + +```c++ +#version 330 core +layout (location = 0) in vec4 vertex; // + +out vec2 TexCoords; + +uniform bool chaos; +uniform bool confuse; +uniform bool shake; +uniform float time; + +void main() +{ + gl_Position = vec4(vertex.xy, 0.0f, 1.0f); + vec2 texture = vertex.zw; + if(chaos) + { + float strength = 0.3; + vec2 pos = vec2(texture.x + sin(time) * strength, texture.y + cos(time) * strength); + TexCoords = pos; + } + else if(confuse) + { + TexCoords = vec2(1.0 - texture.x, 1.0 - texture.y); + } + else + { + TexCoords = texture; + } + if (shake) + { + float strength = 0.01; + gl_Position.x += cos(time * 10) * strength; + gl_Position.y += cos(time * 15) * strength; + } +} +``` + +基于uniform是否被设置为true，顶点着色器可以执行不同的分支。如果chaos或confuse被设置为true，顶点着色器将操纵纹理坐标来移动场景（以圆形动画变换纹理坐标或反转纹理坐标）。因为我们将纹理环绕方式设置为了GL_REPEAT，所以**chaos**特效会导致场景在四边形的各个部分重复。除此之外，如果**shake**被设置为true，它将微量移动顶点位置。需要注意的是，chaos与confuse不应同时为true，而shake则可以与其他特效一起生效。 + +当任意特效被激活时，除了偏移顶点的位置和纹理坐标，我们也希望创造显著的视觉效果。我们可以在片段着色器中实现这一点： + +```c++ +#version 330 core +in vec2 TexCoords; +out vec4 color; + +uniform sampler2D scene; +uniform vec2 offsets[9]; +uniform int edge_kernel[9]; +uniform float blur_kernel[9]; + +uniform bool chaos; +uniform bool confuse; +uniform bool shake; + +void main() +{ + color = vec4(0.0f); + vec3 sample[9]; + // 如果使用卷积矩阵，则对纹理的偏移像素进行采样 + if(chaos || shake) + for(int i = 0; i < 9; i++) + sample[i] = vec3(texture(scene, TexCoords.st + offsets[i])); + + // 处理特效 + if(chaos) + { + for(int i = 0; i < 9; i++) + color += vec4(sample[i] * edge_kernel[i], 0.0f); + color.a = 1.0f; + } + else if(confuse) + { + color = vec4(1.0 - texture(scene, TexCoords).rgb, 1.0); + } + else if(shake) + { + for(int i = 0; i < 9; i++) + color += vec4(sample[i] * blur_kernel[i], 0.0f); + color.a = 1.0f; + } + else + { + color = texture(scene, TexCoords); + } +} +``` + +这个着色器几乎直接构建自帧缓冲教程的片段着色器，并根据被激活的特效类型进行相应的后期处理。这一次，偏移矩阵(offset matrix)和卷积核作为uniform变量，由应用程序中的代码定义。好处是我们只需要设置这些内容一次，而不必在每个片段着色器执行时重新计算这些矩阵。例如，偏移矩阵的配置如下所示： + +```c++ +GLfloat offset = 1.0f / 300.0f; +GLfloat offsets[9][2] = { + { -offset, offset }, // 左上 + { 0.0f, offset }, // 中上 + { offset, offset }, // 右上 + { -offset, 0.0f }, // 左中 + { 0.0f, 0.0f }, // 正中 + { offset, 0.0f }, // 右中 + { -offset, -offset }, // 左下 + { 0.0f, -offset }, // 中下 + { offset, -offset } // 右下 +}; +glUniform2fv(glGetUniformLocation(shader.ID, "offsets"), 9, (GLfloat*)offsets); +``` + +由于所有管理帧缓冲器的概念已经在之前的教程中有过广泛的讨论，所以这次我不会深入其细节。下面是PostProcessor类的代码，它管理初始化，读写帧缓冲并将一个四边形渲染至屏幕。如果你理解了帧缓冲与反锯齿章节的教程，你应该可以完全它的代码。 + +- **PostProcessor**：[头文件](https://learnopengl.com/code_viewer.php?code=in-practice/breakout/post_processor.h)，[代码](https://learnopengl.com/code_viewer.php?code=in-practice/breakout/post_processor) + +有趣的是BeginRender和EndRender函数。由于我们必须将整个游戏场景渲染至帧缓冲中，因此我们可以在场景的渲染代码之前和之后分别调用BeginRender和EndRender。接着，这个类将处理幕后的帧缓冲操作。在游戏的渲染函数中使用PostProcessor类如下所示： + +```c++ +PostProcessor *Effects; + +void Game::Render() +{ + if (this->State == GAME_ACTIVE) + { + Effects->BeginRender(); + // 绘制背景 + // 绘制关卡 + // 绘制挡板 + // 绘制粒子 + // 绘制小球 + Effects->EndRender(); + Effects->Render(glfwGetTime()); + } +} +``` + +无论我们需要什么，我们只需要将需要的PostProcessor类中的特效属性设置为true，其效果就可以立即可见。 + +##Shake it + +作为这些效果的演示，我们将模拟球击中坚固的混凝土块时的视觉冲击。无论在哪里发生碰撞，只要在短时间内实现晃动(shake)效果，便能增强撞击的冲击感。 + +我们只想允许晃动效果持续一小段时间。我们可以通过声明一个持有晃动效果持续时间的变量ShakeTime来实现这个功能。无论碰撞何时发生，我们将这个变量重置为一个特定的持续时间: + +```c++ +GLfloat ShakeTime = 0.0f; + +void Game::DoCollisions() +{ + for (GameObject &box : this->Levels[this->Level].Bricks) + { + if (!box.Destroyed) + { + Collision collision = CheckCollision(*Ball, box); + if (std::get<0>(collision)) // 如果发生了碰撞 + { + // 如果不是实心的砖块则摧毁 + if (!box.IsSolid) + box.Destroyed = GL_TRUE; + else + { // 如果是实心的砖块则激活shake特效 + ShakeTime = 0.05f; + Effects->Shake = true; + } + [...] + } + } + } + [...] +} +``` + +然后在游戏的Update函数中，我们减少ShakeTime变量的值直到其为0.0，并停用shake特效。 + +```c++ +void Game::Update(GLfloat dt) +{ + [...] + if (ShakeTime > 0.0f) + { + ShakeTime -= dt; + if (ShakeTime <= 0.0f) + Effects->Shake = false; + } +} +``` + +这样，每当我们碰到一个实心砖块时，屏幕会短暂地抖动与模糊，给玩家一些小球与坚固物体碰撞的视觉反馈。 + + + +你可以在[这里](https://learnopengl.com/code_viewer.php?code=in-practice/breakout/game_postprocessing)找到更新后的Game类。 + +在[下一章](./08 Powerups.md)关于“道具”的教程中我们将带来另外两种的特效的使用。 \ No newline at end of file diff --git a/docs/img/06/Breakout/07/postprocessing_effects.png b/docs/img/06/Breakout/07/postprocessing_effects.png new file mode 100644 index 0000000..344eb8c Binary files /dev/null and b/docs/img/06/Breakout/07/postprocessing_effects.png differ