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硬核引擎魔改！实现 Graphics 2D&3D 带纹理绘制

2022-03-09 06:09:11 来源：程序员客栈

Cocos Creator 自带的 Graphics组件给我们提供了一系列绘画接口，不过有时候想实现一些特殊需求，难免就需要自己想办法。今天就和大家分享一下自己继承 graphics后魔改的一些简单功能。魔改之后将实现：

2D 带纹理画出各种路径等效果；3D 可用程序高自由度绘画出各种路径、图形等效果；具体可应用在：游戏中实时绘制角色路径线、魔法画笔可以用特殊纹理画画、3D 游戏中实时生成玩家想要的 3D 物体/根据游戏玩法高自由度生成 3D 物体等等。

2D 效果预览

3D 效果预览

本次所用引擎版本为 Cocos Creator 3.4.1，以下是我的魔改思路，同样的思路也可以用在魔改其它组件上。一、2D 带纹理

引擎源码虽然简洁整齐但看着依然云里雾里，咋办呢？没有捷径，努力啃下来吧，万一成了呢！而当我顺着文件夹分门别类地看下来后，还真没有想象中的困难（因为以前看过一个超高耦合度项目代码，简直是地狱级阅读难度，后来再复杂的代码逻辑都觉得不太吃力了）。

阅读引擎源码可以知道 graphics的绘制原理：

在 graphics.ts中实现绘制组件，通过各种接口收集绘制信息；

在 graphics-assembler.ts中实现顶点渲染数据组装器；

在 impl.ts中实现绘制路径点的存储和加工。

那么，该如何进行魔改呢？我想到了继承+重载 graphics组件的方法：

graphics组件的 _flushAssembler方法是获得顶点渲染数据组装器的地方，因此可以在这个方法里实现对顶点数据渲染组装器的重写。

想加纹理，则在 shader里需要线的长度，线长和线宽两个数据即可组成 uv坐标来获取纹理的像素点。

在 onLoad方法里，将路径点存储加工器 impl.ts替换为自己实现的路径点存储加工器。

思路有了，开工！

首先继承 graphics组件，然后对照着源码重载 _flushAssembler方法。考虑到 v3.x 版本的 assembler方法是一个对象不是类不能继承，干脆一不做二不休新建一个对象，很羞耻地命名为 superGraphicsAssembler，将原组装器的方法都赋值给新组装器。

因为我们的目的是给组件的顶点数据加一个线长数据，所以需要在组装器中实现路径数据整理功能的 _flattenPaths方法里搞事情。

先把它重写了（其实就是将这个方法源码复制过来改改），至于会报错的地方，该导入的导入，导入不了的就用比如 __private._cocos_2d_assembler_graphics_webgl_impl__Impl这种方式声明它的类型。如果还不行的，就 any类型。

如果有需要 new出对象的类型又无法从引擎导入，就重新写这个类，比如 const dPos = new Point(p1.x, p1.y);这一行，就可以将引擎的 Point类复制过来改个名就叫 Point2，顺便在这个点类里面加上自己的料 lineLength线长。然后用 pts[0][“lineLength”] = lineLength;这种方式，将从初始点到每个点的线长计算出来赋值给路径点数据，到了组装顶点数据的时候用相同方法取到即可。

到这里我们的路径点都带上了线长数据，但是光有路径点也没用啊，还需将这个数据加到顶点数据里传至 shader 中去用。所以我们盯上了组装连线顶点渲染数据 _expandStroke方法。将它再复制过来改改，将调用设置顶点数据 _vSet方法的地方都多传一个参数 lineLength——没错，就是我们刚刚从路径点对象里取出的线长。

但紧接着我们发现，_vSet方法里设置数据是通过设置 buffer数组里的对应下标的元素值来达成的，因此接下来还需修改一下顶点数据格式，让这个增加新成员后的 buffer所存储的数据，能被渲染管道下游的 shader 读懂。找一找，它的顶点数据格式是在 graphics.ts文件里定义的：

const attributes = vfmtPosColor.concat([new Attribute(‘a_dist’, Format.R32F),]);

在 vfmtPosColor上跳转进去一看，原来是：

export const vfmtPosColor = [new Attribute(AttributeName.ATTR_POSITION, Format.RGB32F),new Attribute(AttributeName.ATTR_COLOR, Format.RGBA32F),];

在 buffer数组里每 new一条都是多加一个数据。a_position里32位 float的三个数组元素为一个数据，a_color里32位 float的四个数组元素为一个数据，在 graphics文件中新加的 a_dist里32位 float的一个数组元素为一个数据。相信有同学已经发现规律了（卖个关子，请接着往下看）。

我们复制过来给它多加一条数据：

const attributes2 = UIVertexFormat.vfmtPosColor.concat([new gfx.Attribute(‘a_dist’, gfx.Format.R32F),new gfx.Attribute(‘a_line’,gfx.Format.R32F),]);

对，就是线长，一个32位 float元素就够用了，再多浪费。然后我们将源码中用到 attributes的代码都赋值过来改为自己定义的 attributes2，并且将用到这俩的代码也这样做：

const componentPerVertex = getComponentPerVertex(attributes);const stride = getAttributeStride(attributes);

至于这俩是个啥？在源码中跳进去生成函数看看就知道是单个顶点数据的总占用元素个数和总字节长度。

现在我们回到 _vSet函数里。此时我们发现修改了顶点数据格式后，就有空位可以放线长数据进 buffer里了，于是在 vData[dataOffset++] = distance;下面再加一行 vData[dataOffset++] = lineLong;。

除此之外，_vSet函数改了后所有用到 _vSet函数的地方都要改一下以加上线长数据，所以我们将源码中所有用到 _vSet函数的方法都复制过来加上线长参数。

这回是真完美了！

现在可以试试效果了吧？不，别着急，只改了渲染管道的上游让管子更粗，下游的管子还没兼容要爆管呢。本着尽职尽责的原则将下游的 shader 管子也复制 graphics的默认 shader 新建一个「材质和 Effect」），随意命名为 pathLine，在 shader 的顶点函数里效仿：

in float a_dist;out float v_dist;

也写一个：

in float a_line;out float v_line;

这个 a_line就是 shader管道承接上游渲染数据组装器里的那个 a_line线长数据（就像水管一样接过来），out的意思是让它流入下个水管（片元着色函数），当然这两个水管中间也有两截水管承接（顶点数据连三角、光栅化将每个三角切割成无数像素格子），这中间两截水管不用理会只要知道它俩的作用就行。然后就在片元着色水管里将线宽和线长组成 uv坐标来取纹理的像素：

vec2 uv0 = vec2(v_line,(v_dist + 1.)/2.);uv0.x = fract(uv0.x);uv0.y = fract(uv0.y);o *= CCSampleWithAlphaSeparated(texture1,uv0);

这纹理哪来的，现在就加上：

properties:texture1: { value: white }

在片元着色水管里加上 uniform sampler2D texture1;，然后在自己定义的 SuperGraphics里加上设置材质和纹理的地方：

@ccclass(‘SuperGraphics’)export class SuperGraphics extends Graphics {@property(Texture2D)lineTexture:Texture2D = null;@property(Material)myMat:Material = null;onLoad(){if (this.lineTexture){this.lineWidth = this.lineTexture.height;lineC = this.lineWidth/ (this.lineTexture.height * 2 * this.lineTexture.width);}if (this.myMat){this.setMaterial(this.myMat,0);if (this.lineTexture)this.getMaterial(0).setProperty(“texture1”,this.lineTexture);}  super.onLoad();}onEnable(){if (this.myMat){this.setMaterial(this.myMat,0);if (this.lineTexture)this.getMaterial(0).setProperty(“texture1”,this.lineTexture);}}

最终效果