一种基于着色器的2d像素火焰方法及其系统
阅读说明：本技术 一种基于着色器的2d像素火焰方法及其系统 (2D pixel flame method and system based on shader ) 是由 刘德建 胡铭 陈宏展 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于着色器的2D像素火焰方法,所述方法包括如下步骤：步骤S1、从CPU端传入贴图纹理数据、模型初始的顶点、着色器绘制参数到GPU端；步骤S2、根据着色器绘制参数渲染物体到帧缓存；步骤S3、将2D像素火焰效果与贴图中其他物体效果合并后输出到屏幕,从而达到模拟火焰的浮动的效果；本发明能将2D像素火焰着色器化可以快速开发出效果,方便快捷的调整效果。(The invention provides a 2D pixel flame method based on a shader, which comprises the following steps: step S1, transferring texture data of the map, initial vertex of the model and drawing parameters of the shader from the CPU end to the GPU end; step S2, rendering the object to a frame buffer according to the drawing parameters of the shader; step S3, combining the flame effect of the 2D pixel with the effect of other objects in the map and outputting the combined result to a screen, thereby achieving the effect of simulating the floating of flame; the invention can shade the 2D pixel flame to develop the effect quickly, and adjust the effect conveniently and quickly.)
技术领域
本发明涉及动画制作技术领域，特别是一种基于着色器的2D像素火焰方法及其系统。
背景技术
2D像素火焰是使用着色渲染模拟火焰的浮动的效果，是游戏中技能和场景表现经常使用的表现方法，现有技术基本是使用贴图动画的方式，按照时间流逝播放贴图动画。其中，现有技术存在如下缺点：1、资源量大，制作贴图的时候需要每帧制作贴图。2、灵活性差，调整火焰的大小等参数都需要重新制作资源。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种基于着色器的2D像素火焰方法，游戏资源的制作只要靠着色器参数进行调整即可实现，提高了工作效率，且降低了CPU端的压力。
本发明采用以下方案实现：一种基于着色器的2D像素火焰方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、从CPU端传入贴图纹理数据、模型初始的顶点、着色器绘制参数到GPU端；
步骤S2、根据着色器绘制参数渲染物体到帧缓存；
步骤S3、将2D像素火焰效果与贴图中其他物体效果合并后输出到屏幕，从而达到模拟火焰的浮动的效果。
进一步的，所述步骤S2进一步具体为：步骤S21、先让顶点在屏幕空间Y方向位置进行规范化，即让objPosY位于在0到1之间：coordinateY＝objPosY+0.5，其中，coordinateY是规范化后顶点在屏幕空间Y方向位置，objPosY是顶点在屏幕空间Y方向位置；
步骤S22、获取火焰淡出的位置：glowSlope＝1/(glowEnd-glowStart)；其中，glowSlope是火焰淡出的位置，glowStart是火焰开始位置，glowEnd是火焰结束位置；
步骤S23、获取噪声贴图的采样值，即noiseTexSample＝tex2D(noiseTex，glowNoiseuvPixX，glowNoiseuvPixY)其中，noiseTexSample是噪声贴图的采样值，tex2D是采样贴图函数，noiseTex是噪声贴图，glowNoiseuvPixY是像素合并后的噪声贴图采样的Y方向坐标，glowNoiseuvPixX是像素合并后的噪声贴图采样的X方向坐标，其中，glowNoiseuvPixX＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvX)/glowPixelLevel；glowNoiseuvPixY＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvY)/glowPixelLevel–time*glowSpeed；floor函数表示向下求整，glowNoiseuvY是噪声贴图采样的Y方向坐标，glowNoiseuvX是噪声贴图采样的X方向坐标，glowPixelLevel是火焰像素大小，time是每帧时间流逝差值，glowSpeed是火焰速度；
步骤S24、根据规范化后顶点在屏幕空间Y方向位置coordinateY、火焰淡出的位置glowSlope、噪声贴图的采样值noiseTexSample，来获得当前火焰是否淡出的标准值，即glowBrightness＝noiseTexSample+glowSlope*coordinateY+(–1–glowSlope*glowStart)；
步骤S25、获取模型贴图采样的颜色输出到帧缓存的的百分比glowTexOn，即当glowTexCut>glowBrightness时，glowTexOn＝0，glowTexCut<＝glowBrightness时，glowTexOn＝1；其中，glowTexCut是火焰中火苗数；
步骤S26、获取火焰颜色输出到帧缓存的的百分比glowGlowOn，即当glowCut>glowBrightness时，glowGlowOn＝0，glowCut<＝glowBrightness时，glowGlowOn＝1；其中，glowCut是火焰中火苗大小；
步骤S27、求得最终输出到帧缓存的颜色值得到帧缓存中的数值，即帧缓存的颜色值frameBuff＝tex2D(mainTex,uv)*glowTexOn+glowGlowOn*(1-glowTexOn)*glowColor；其中，mainTex是模型贴图，uv是贴图纹理坐标,glowColor是火焰颜色。
本发明还提供了一种基于着色器的2D像素火焰系统，所述系统包括：参数输入模块、数据处理模块、以及合并输出模块；
所述参数输入模块，用于从CPU端传入贴图纹理数据、模型初始的顶点、着色器绘制参数到GPU端；
所述数据处理模块，用于根据着色器绘制参数渲染物体到帧缓存；
所述合并输出模块，用于将2D像素火焰效果与贴图中其他物体效果合并后输出到屏幕，从而达到模拟火焰的浮动的效果。
进一步的，所述数据处理模块进一步通过以下步骤实现：步骤S11、先让顶点在屏幕空间Y方向位置进行规范化，即让objPosY位于在0到1之间：coordinateY＝objPosY+0.5，其中，coordinateY是规范化后顶点在屏幕空间Y方向位置，objPosY是顶点在屏幕空间Y方向位置；
步骤S12、获取火焰淡出的位置：glowSlope＝1/(glowEnd-glowStart)；其中，glowSlope是火焰淡出的位置，glowStart是火焰开始位置，glowEnd是火焰结束位置；
步骤S13、获取噪声贴图的采样值，即noiseTexSample＝tex2D(noiseTex，glowNoiseuvPixX，glowNoiseuvPixY)其中，noiseTexSample是噪声贴图的采样值，tex2D是采样贴图函数，noiseTex是噪声贴图，glowNoiseuvPixY是像素合并后的噪声贴图采样的Y方向坐标，glowNoiseuvPixX是像素合并后的噪声贴图采样的X方向坐标，其中，glowNoiseuvPixX＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvX)/glowPixelLevel；glowNoiseuvPixY＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvY)/glowPixelLevel–time*glowSpeed；floor函数表示向下求整，glowNoiseuvY是噪声贴图采样的Y方向坐标，glowNoiseuvX是噪声贴图采样的X方向坐标，glowPixelLevel是火焰像素大小，time是每帧时间流逝差值，glowSpeed是火焰速度；
步骤S14、根据规范化后顶点在屏幕空间Y方向位置coordinateY、火焰淡出的位置glowSlope、噪声贴图的采样值noiseTexSample，来获得当前火焰是否淡出的标准值，即glowBrightness＝noiseTexSample+glowSlope*coordinateY+(–1–glowSlope*glowStart)；
步骤S15、获取模型贴图采样的颜色输出到帧缓存的的百分比glowTexOn，即当glowTexCut>glowBrightness时，glowTexOn＝0，glowTexCut<＝glowBrightness时，glowTexOn＝1；其中，glowTexCut是火焰中火苗数；
步骤S16、获取火焰颜色输出到帧缓存的的百分比glowGlowOn，即当glowCut>glowBrightness时，glowGlowOn＝0，glowCut<＝glowBrightness时，glowGlowOn＝1；其中，glowCut是火焰中火苗大小；
步骤S17、求得最终输出到帧缓存的颜色值得到帧缓存中的数值，即帧缓存的颜色值frameBuff＝tex2D(mainTex,uv)*glowTexOn+glowGlowOn*(1-glowTexOn)*glowColor；其中，mainTex是模型贴图，uv是贴图纹理坐标,glowColor是火焰颜色。
本发明的有益效果在于：本发明的游戏资源的制作只要靠着色器参数进行调整就可以实现，这样无需现有技术中：要量大的资源(制作贴图的时候需要每帧制作贴图)，这样降低了CPU的压力，另外，灵活性差强。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是本发明的系统原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1所示，本发明的一种基于着色器的2D像素火焰方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、从CPU端传入贴图纹理数据、模型初始的顶点、着色器绘制参数到GPU端；
步骤S2、根据着色器绘制参数渲染物体到帧缓存；
步骤S3、将2D像素火焰效果与贴图中其他物体效果合并后输出到屏幕，从而达到模拟火焰的浮动的效果。
在本发明中，所述步骤S2进一步具体为：步骤S21、先让顶点在屏幕空间Y方向位置进行规范化，即让objPosY位于在0到1之间：coordinateY＝objPosY+0.5，其中，coordinateY是规范化后顶点在屏幕空间Y方向位置，objPosY是顶点在屏幕空间Y方向位置；
步骤S22、获取火焰淡出的位置：glowSlope＝1/(glowEnd-glowStart)；其中，glowSlope是火焰淡出的位置，glowStart是火焰开始位置，glowEnd是火焰结束位置；
步骤S23、获取噪声贴图的采样值，即noiseTexSample＝tex2D(noiseTex，glowNoiseuvPixX，glowNoiseuvPixY)其中，noiseTexSample是噪声贴图的采样值，tex2D是采样贴图函数，noiseTex是噪声贴图，glowNoiseuvPixY是像素合并后的噪声贴图采样的Y方向坐标，glowNoiseuvPixX是像素合并后的噪声贴图采样的X方向坐标，其中，glowNoiseuvPixX＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvX)/glowPixelLevel；glowNoiseuvPixY＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvY)/glowPixelLevel–time*glowSpeed；floor函数表示向下求整，glowNoiseuvY是噪声贴图采样的Y方向坐标，glowNoiseuvX是噪声贴图采样的X方向坐标，glowPixelLevel是火焰像素大小，time是每帧时间流逝差值，glowSpeed是火焰速度；
步骤S24、根据规范化后顶点在屏幕空间Y方向位置coordinateY、火焰淡出的位置glowSlope、噪声贴图的采样值noiseTexSample，来获得当前火焰是否淡出的标准值，即glowBrightness＝noiseTexSample+glowSlope*coordinateY+(–1–glowSlope*glowStart)；
步骤S25、获取模型贴图采样的颜色输出到帧缓存的的百分比glowTexOn，即当glowTexCut>glowBrightness时，glowTexOn＝0，glowTexCut<＝glowBrightness时，glowTexOn＝1；其中，glowTexCut是火焰中火苗数；
步骤S26、获取火焰颜色输出到帧缓存的的百分比glowGlowOn，即当glowCut>glowBrightness时，glowGlowOn＝0，glowCut<＝glowBrightness时，glowGlowOn＝1；其中，glowCut是火焰中火苗大小；
步骤S27、求得最终输出到帧缓存的颜色值得到帧缓存中的数值(即输出到屏幕的值)，即帧缓存的颜色值frameBuff＝tex2D(mainTex,uv)*glowTexOn+glowGlowOn*(1-glowTexOn)*glowColor；其中，mainTex是模型贴图，uv是贴图纹理坐标,glowColor是火焰颜色。
其中，本发明的一实施例：根据着色器绘制参数渲染物体到帧缓存，具体步骤如下
①coordinateY＝objPosY+0.5(让objPosY位于在0到1之间)
②glowSlope＝1/(glowEnd-glowStart)；
③glowNoiseuvPixX＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvX)/glowPixelLevel；
④glowNoiseuvPixY＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvY)/glowPixelLevel–time*glowSpeed；
⑤noiseTexSample＝tex2D(noiseTex，glowNoiseuvPixX，glowNoiseuvPixY)；
⑥glowBrightness＝noiseTexSample+glowSlope*coordinateY+(–1–glowSlope*glowStart)；
⑦glowTexCut>glowBrightness时glowTexOn＝0，glowTexCut<＝glowBrightness时glowTexOn＝1；
⑧glowCut>glowBrightness时glowGlowOn＝0，glowCut<＝glowBrightness时glowGlowOn＝1；
⑨frameBufftex2D(mainTex,uv)*glowTexOn+glowGlowOn*(1-glowTexOn)*glowColor；
1)floor函数表示向下求整
2)tex2D采样贴图
3)objPosY顶点在屏幕空间Y方向位置(从输入的模型初始的顶点来获得)
4)coordinateY规范化后顶点在屏幕空间Y方向位置
5)glowSlope火焰淡出的位置
6)glowNoiseuvY噪声贴图采样的Y方向坐标(从输入的贴图纹理数据获得)
7)glowNoiseuvX噪声贴图采样的X方向坐标(从输入的贴图纹理数据获得)
8)glowPixelLevel火焰像素大小，glowPixelLevel为50代表50个像素内都用一个噪声贴图采样坐标。(从输入的着色器绘制参数获得)
9)glowNoiseuvPixY像素合并后的噪声贴图采样的Y方向坐标
10)glowNoiseuvPixX像素合并后的噪声贴图采样的X方向坐标
11)noiseTexSample噪声贴图的采样值
12)glowBrightness当前火焰是否淡出标准值
13)time每帧时间流逝差值(从输入的贴图纹理数据获得)
14)noiseTex噪声贴图(从输入的贴图纹理数据获得)
15)mainTex模型贴图(从输入的贴图纹理数据获得)
16)glowColor火焰颜色(从输入的着色器绘制参数获得)
17)glowSpeed火焰速度(从输入的着色器绘制参数获得)
18)glowStart火焰开始位置(从输入的着色器绘制参数获得)
19)glowEnd火焰结束位置(从输入的着色器绘制参数获得)
20)glowTexCut火焰中火苗数(从输入的着色器绘制参数获得)
21)glowCut火焰中火苗大小(从输入的着色器绘制参数获得)
22)glowTexOn模型贴图采样的颜色，输出到帧缓存的的百分比
23)glowGlowOn火焰颜色，输出到帧缓存的的百分比
24)frameBuff帧缓存
⑩合并其他物体效果并输出到屏幕。
请参阅图2所示，本发明还提供了一种基于着色器的2D像素火焰系统，所述系统包括：参数输入模块、数据处理模块、以及合并输出模块；
所述参数输入模块，用于从CPU端传入贴图纹理数据、模型初始的顶点、着色器绘制参数到GPU端；
所述数据处理模块，用于根据着色器绘制参数渲染物体到帧缓存；
所述合并输出模块，用于将2D像素火焰效果与贴图中其他物体效果合并后输出到屏幕，从而达到模拟火焰的浮动的效果。
所述数据处理模块进一步通过以下步骤实现：步骤S11、先让顶点在屏幕空间Y方向位置进行规范化，即让objPosY位于在0到1之间：coordinateY＝objPosY+0.5，其中，coordinateY是规范化后顶点在屏幕空间Y方向位置，objPosY是顶点在屏幕空间Y方向位置；
步骤S12、获取火焰淡出的位置：glowSlope＝1/(glowEnd-glowStart)；其中，glowSlope是火焰淡出的位置，glowStart是火焰开始位置，glowEnd是火焰结束位置；
步骤S13、获取噪声贴图的采样值，即noiseTexSample＝tex2D(noiseTex，glowNoiseuvPixX，glowNoiseuvPixY)其中，noiseTexSample是噪声贴图的采样值，tex2D是采样贴图函数，noiseTex是噪声贴图，glowNoiseuvPixY是像素合并后的噪声贴图采样的Y方向坐标，glowNoiseuvPixX是像素合并后的噪声贴图采样的X方向坐标，其中，glowNoiseuvPixX＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvX)/glowPixelLevel；glowNoiseuvPixY＝floor(glowPixelLevel*glowNoiseuvY)/glowPixelLevel–time*glowSpeed；floor函数表示向下求整，glowNoiseuvY是噪声贴图采样的Y方向坐标，glowNoiseuvX是噪声贴图采样的X方向坐标，glowPixelLevel是火焰像素大小，glowPixelLevel为50代表50个像素内都用一个噪声贴图采样坐标。time是每帧时间流逝差值，glowSpeed是火焰速度；
步骤S14、根据规范化后顶点在屏幕空间Y方向位置coordinateY、火焰淡出的位置glowSlope、噪声贴图的采样值noiseTexSample，来获得当前火焰是否淡出的标准值，即glowBrightness＝noiseTexSample+glowSlope*coordinateY+(–1–glowSlope*glowStart)；
步骤S15、获取模型贴图采样的颜色输出到帧缓存的的百分比glowTexOn，即当glowTexCut>glowBrightness时，glowTexOn＝0，glowTexCut<＝glowBrightness时，glowTexOn＝1；其中，glowTexCut是火焰中火苗数；
步骤S16、获取火焰颜色输出到帧缓存的的百分比glowGlowOn，即当glowCut>glowBrightness时，glowGlowOn＝0，glowCut<＝glowBrightness时，glowGlowOn＝1；其中，glowCut是火焰中火苗大小；
步骤S17、求得最终输出到帧缓存的颜色值得到帧缓存中的数值，即帧缓存的颜色值frameBuff＝tex2D(mainTex,uv)*glowTexOn+glowGlowOn*(1-glowTexOn)*glowColor；其中，mainTex是模型贴图，uv是贴图纹理坐标,glowColor是火焰颜色。
总之，2D游戏中控制包的大小和资源制作的方便性是非常重要的指标，在现在游戏竞争的年代，快速开发出效果，方便快捷的调整效果，变成公司竞争力的指标。而资源的制作只要靠着色器参数进行调整就可以实现，将是很大的进步；本发明提高了工作效率，且降低了CPU端的压力
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
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