Flash Stage3D Molehill 學習筆記（3）

　　前面已經瞭解了一些Stage3D的基礎與工作原理，今天我準備繼續深入瞭解下隱藏於Stage3D API背後的神秘代碼 AGAL。

　　廢話不多說直接進入主題，老規矩先搞清楚什麼是AGAL? AGAL是幹什麼的？

　　AGAL(Adobe Graphics Assembly Language)是Adobe開發的圖形組合語言，組合語言是僅高於電腦二進位機器碼的低級語言，可以精確地操控機器硬體比如可程式化顯卡，PC的Dirext9、MAC的OpenGL以及行動裝置中的OpenGL ES 2都是可程式化顯卡，並且都支援AGAL。通過Adobe官方提供的編譯器AGALMiniAssembler（實際上是一個AS類庫），我們可以通過字串指令來獲得一個AGAL二進位流，再通過context3D上傳給顯卡的編程管線。對於頂點以及片段的運算都是通過AGAL交由顯卡來處理的，這就是傳說中的GPU硬體加速。），最新的測試版flash player 11中提供了可調用顯卡資源來渲染圖形API.這個百度裡以及很詳細了，有興趣可以去瞭解下 http://baike.baidu.com/view/6423021.htm AGAL代碼結構　　<opcode> <destination> <source1> <source2>　　<作業碼>   <目標>  　　   <來源1>     <來源2或範例>　　opcode：表示執行什麼指令或函數，而這個指令或者函數被稱作“作業碼”。　　destination：表示運算的結果要去的“目的地”。　　source1與source2：資料來源的位置。　　例： mov v0, v1 表示將存於 va1 中的值複製到 v0。　　AGAL有大約30種不同的作業碼。完整的作業碼列表如下：　　

名稱 描述 說明

mov 移動 移動 source1 資料到 destination

add 相加 destination = source1 + source2

sub 相減 destination = source1 - source2

mul 相乘 destination = source1 * source2

div 相除 destination = source1 / source2

rcp 倒數 destination = 1 / source1

min 最小值 destination = minimum(source1 , source2)

max 最大值 destination = minimum(source1 , source2)

frc 取小數 destination = source1 - (float) floor(source1)

sqt 平方根 destination = sqrt(source1)

rsq 平方根倒數 destination = 1 / sqrt(source1)

pow 指數 destination = pow(source1 , source2)

log 2 為底的對數 destination = log_2(source1)

exp 2 為底的指數 destination = 2^source1

nrm 標準化 destination = normalize(source1)

sin 正弦 destination = sin(source1)

cos 餘弦 destination = cos(source1)

abs 絕對值 destination = abs(source1)

neg 負值 destination = -source1

sat 飽和值 destination = maximum(minimum(source1 , 1) , 0)

kil 拋棄(只限片斷著色器) 假如單一分量小於 0 便放棄繪圖

tex 材質取樣(只限片斷著色器) 依據 source1 座標從 source2 材質取樣

sge 分量運算(set-if-greater-equal) destination = source1 >= source2   1 : 0

slt 分量運算(set-if-less-than) destination = source1 < source2   1 : 0

crs 向量外積(cross product) destination.x = source1.y * source2.z - source1.z * source2.y destination.y = source1.z * source2.x - source1.x * source2.z destination.z = source1.x * source2.y - source1.y * source2.x

dp3 向量內積(dot product) destination = source1.x * source2.x + source1.y * source2.y + source1.z * source2.z

dp4 向量內積(dot product) destination = source1.x * source2.x + source1.y * source2.y + source1.z * source2.z + source1.w * source2.w

m33 3x3 矩陣相乘 destination.x = (source1.x * source2[0].x) + (source1.y * source2[0].y) + (source1.z * source2[0].z) destination.y = (source1.x * source2[1].x) + (source1.y * source2[1].y) + (source1.z * source2[1].z) destination.z = (source1.x * source2[2].x) + (source1.y * source2[2].y) + (source1.z * source2[2].z)

m44 4x4 矩陣相乘 destination.x = (source1.x * source2[0].x) + (source1.y * source2[0].y) + (source1.z * source2[0].z) + (source1.w * source2[0].w) destination.y = (source1.x * source2[1].x) + (source1.y * source2[1].y) + (source1.z * source2[1].z) + (source1.w * source2[1].w) destination.z = (source1.x * source2[2].x) + (source1.y * source2[2].y) + (source1.z * source2[2].z) + (source1.w * source2[2].w) destination.w = (source1.x * source2[3].x) + (source1.y * source2[3].y) + (source1.z * source2[3].z) + (source1.w * source2[3].w)

m34 3x4 矩陣相乘 destination.x = (source1.x * source2[0].x) + (source1.y * source2[0].y) + (source1.z * source2[0].z) + (source1.w * source2[0].w) destination.y = (source1.x * source2[1].x) + (source1.y * source2[1].y) + (source1.z * source2[1].z) + (source1.w * source2[1].w) destination.z = (source1.x * source2[2].x) + (source1.y * source2[2].y) + (source1.z * source2[2].z) + (source1.w * source2[2].w)

ifz, inz, ife, ine, ifg, ifl, ieg, iel, els, eif, rep, erp, brk, sgn 從AGALMiniAssembler裡面看到還有這些opcode ifz, inz, ife, ine, ifg, ifl, ieg, iel, els, eif, rep, erp, brk, sgn 不過實際測試發現在目前這版 Flash Player 尚未支援

AGAL Registers 緩衝器

緩衝器 定義 許可權

頂點著色器 片斷著色器 AS3編譯器

vc0 - vc127 頂點矩陣常量 讀 寫

va0 - va7 頂點緩衝屬性 讀 寫

vt0 - vt7 頂點臨時變數 讀/寫

op 頂點著色器最終輸出的對象 寫

v0 - v7 變數 寫 讀

fc0 - fc27 片斷常量 讀 寫

ft0 - ft7 片斷臨時變數 讀/寫

fs0 - fs7 片斷紋理採樣器 讀/寫

oc 片斷著色器最終輸出的對象 寫

 什麼是寄存器： 　　<destination>、<source1>與 <source2> 都被稱為“寄存器”。也以把它理解成 AS3中的變數，它是用來儲存資料的地方。它們各自指向一小塊顯存，由於進行過最佳化，因此訪問速度非常快。為了達到最快的速度，AGAL所提供的寄存器是有數量限制的。當你開始編寫那些更為複雜的著色器時，你就會經常把它們用光，而不得不提出創出新的方法就是重用寄存器。　　從String到Vector3D再到Bitmap,AS3變數有著各種各樣的資料格式。但與此相反，寄存器全部都是128bit的容量，並且包含有4個浮點數。這4個值又被稱為4個分量。可以通過使用x,y,z,w或者r,g,b,a來單獨訪問一個分量。每個作業碼都是按“分量形式”的方式執行指令。這意味著它們會按順序，把寄存器分量一個一個的分別加到一起。　　例：add va0, va1; 這句指令執行了add 作業碼，顯卡就會把 va0.x和va1.x相加，然後是 va0.y 和 va1.y，va0.z 和 va1.z,最後是 va0.w 和 va1.w。　　假設 va0 = (20,50,10,0);　　　　 va1 = (50,5,0,1);　　則執行add指令結果 = （70,55,10,1）  Attribute Registers  屬性寄存器

這些寄存器涉及頂點著色器的輸入VertexBuffer。因此，他們只可用在頂點著色器。

為了指派一個VertexBuffer到指定的屬性寄存器，在這個函數中使用正確的索引號Context3D::setVertexBufferAt()。

從著色器中訪問該屬性寄存器的文法：va<n>，其中<n>是屬性寄存器的索引號。

總共有8個用於頂點著色器的屬性寄存器。

Constant Registers 常量寄存器

這些寄存器是為了從ActionScript傳遞參數到著色器。通過Context3D::setProgramConstants()函數完成。

從著色器中訪問這些寄存器的文法：vc<n>，用於頂點著色器，fc<n>，用於像素著色器，其中<n>是常量寄存器的索引號。
有128個用於頂點著色器和28個用於像素著色器的常量寄存器。Temporary Registers  臨時寄存器

這些寄存器供著色器在臨時計算時使用。
訪問它們的文法：vt<n>（點）和 ft<n> （像素），其中<n>是寄存器的序號。
有8個可用於頂點著色器，8個可用於像素著色器。Output Registers 輸出寄存器

輸出寄存器儲存頂點和像素著色器的計算輸出。對於頂點著色器是一個頂點剪輯空間的位置。對於像素著色器是該像素的顏色。
訪問這些寄存器的文法：op，用於頂點著色器，oc，用於像素著色器。
顯然只有一個用於頂點和像素著色器的輸出寄存器。 Varying Registers 變數寄存器
這些寄存器用來從頂點著色器向像素著色器傳遞資料。
這些寄存器用來傳遞從頂點著色器到像素著色器的資料。所傳資料被GPU轉換，從而使像素著色器接收到正確的值，用於正在處理的像素。
用這種方法傳遞的典型資料是頂點的顏色或紋理的UV座標。
訪問這些寄存器的文法：v<n>，其中<n>是寄存器序號。
有8個變數寄存器可用。

Texture Samplers  紋理採樣寄存器
紋理採樣寄存器是用來接收從基於UV座標系的紋理中的顏色值。
紋理的指定通過ActionScript使用方法 Context3D：：setTextureAt（）。
紋理採樣的使用文法是：ft<n> <flags>，其中<n>是採樣序號，<flags>是一個或多個用於指定應如何取樣的標誌集。

<flags>是一個以逗號分隔的字串集，其定義是：

紋理維度。可以是：2d, 3d, cube
多重材質映射。可以是：nomip, mipnone, mipnearest, mipnone
紋理濾鏡。可以是：nearest, linear
重複紋理。可以是：repeat, wrap, clamp.
好了，舉例來說，一個標準的沒有多重材質映射的2D紋理，進行線性濾鏡採樣到臨時寄存器ft1中，用下行：
“tex ft1, v0, fs0 <2d,linear,nomip> “
其中變數寄存器v0儲存以插入值替換的紋理UV座標。
頂點和像素著色器例子解釋
現在我們返回到著色器的例子，並解釋其運作。
我們假設頂點在VertexBuffer中包含著頂點的位置，位移量是0，紋理的UV位移量是3。
我們希望我們的頂點著色器轉換頂點位置到剪輯空間裡，並傳遞UV到像素著色器。
執行以下代碼：
m44 op, va0, vc0 // pos to clipspace
mov v0, va1 // copy uv第一行執行了在輸入頂點，va0，和從模型空間到剪輯空間的變換矩陣之間的4×4矩陣乘法，我們假定已從ActionScript寫入到常量寄存器0中，vc0。
用下面的方法可將此矩陣寫入到著色器：Context3D::setProgramConstantsFromMatrix(Context3DProgramType.VERTEX, 0, matrix, true );著色器的第二行，複製頂點UV資料到變數寄存器0，V0，因此，它可以獲得修正，並傳遞到像素著色器。
像素著色器採樣紋理，並複製顏色到輸出寄存器。tex ft1, v0, fs0 <2d,linear,nomip>
mov oc, ft1好了，這個頂點/像素著色器剛剛將3D 模型轉換到二維螢幕上，並進行了紋理映射。
這就是我們的第一個頂點和像素著色器！