Flash Stage3D Molehill 学习笔记（3）

　　前面已经了解了一些Stage3D的基础与工作原理，今天我准备继续深入了解下隐藏于Stage3D API背后的神秘代码 AGAL。

　　废话不多说直接进入主题，老规矩先搞清楚什么是AGAL? AGAL是干什么的？

　　AGAL(Adobe Graphics Assembly Language)是Adobe开发的图形汇编语言，汇编语言是仅高于计算机二进制机器码的低级语言，可以精确地操控机器硬件比如可编程显卡，PC的Dirext9、MAC的OpenGL以及移动设备中的OpenGL ES 2都是可编程显卡，并且都支持AGAL。通过Adobe官方提供的编译器AGALMiniAssembler（实际上是一个AS类库），我们可以通过字符串指令来获得一个AGAL二进制流，再通过context3D上传给显卡的编程管线。对于顶点以及片段的运算都是通过AGAL交由显卡来处理的，这就是传说中的GPU硬件加速。），最新的测试版flash player 11中提供了可调用显卡资源来渲染图形API.

这个百度里以及很详细了，有兴趣可以去了解下 http://baike.baidu.com/view/6423021.htm

AGAL代码结构

　　<opcode> <destination> <source1> <source2>

　　<操作码>   <目标>  　　   <来源1>     <来源2或样例>

　　opcode：表示执行什么指令或函数，而这个指令或者函数被称作“操作码”。

　　destination：表示运算的结果要去的“目的地”。

　　source1与source2：数据源的位置。

　　例： mov v0, v1 表示将存于 va1 中的值复制到 v0。

　　AGAL有大约30种不同的操作码。完整的操作码列表如下：

　　

名称 描述 说明

mov 移动 移动 source1 数据到 destination

add 相加 destination = source1 + source2

sub 相减 destination = source1 - source2

mul 相乘 destination = source1 * source2

div 相除 destination = source1 / source2

rcp 倒数 destination = 1 / source1

min 最小值 destination = minimum(source1 , source2)

max 最大值 destination = minimum(source1 , source2)

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

sqt 平方根 destination = sqrt(source1)

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

pow 指数 destination = pow(source1 , source2)

log 2 为底的对数 destination = log_2(source1)

exp 2 为底的指数 destination = 2^source1

nrm 标准化 destination = normalize(source1)

sin 正弦 destination = sin(source1)

cos 余弦 destination = cos(source1)

abs 绝对值 destination = abs(source1)

neg 负值 destination = -source1

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

kil 抛弃(只限片断着色器) 假如单一分量小于 0 便放弃绘图

tex 材质取样(只限片断着色器) 依据 source1 坐标从 source2 材质取样

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

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

crs 向量外积(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 向量内积(dot product) destination = source1.x * source2.x + source1.y * source2.y + source1.z * source2.z

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

m33 3x3 矩阵相乘 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 矩阵相乘 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 矩阵相乘 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 从AGALMiniAssembler里面看到还有这些opcode ifz, inz, ife, ine, ifg, ifl, ieg, iel, els, eif, rep, erp, brk, sgn 不过实际测试发现在目前这版 Flash Player 尚未支持

AGAL Registers 缓存器

缓存器 定义 权限

顶点着色器 片断着色器 AS3编译器

vc0 - vc127 顶点矩阵常量 读 写

va0 - va7 顶点缓冲属性 读 写

vt0 - vt7 顶点临时变量 读/写

op 顶点着色器最终输出的对象 写

v0 - v7 变量 写 读

fc0 - fc27 片断常量 读 写

ft0 - ft7 片断临时变量 读/写

fs0 - fs7 片断纹理采样器 读/写

oc 片断着色器最终输出的对象 写

 什么是寄存器：

　　<destination>、<source1>与 <source2> 都被称为“寄存器”。也以把它理解成 AS3中的变量，它是用来存储数据的地方。它们各自指向一小块显存，由于进行过优化，因此访问速度非常快。为了达到最快的速度，AGAL所提供的寄存器是有数量限制的。当你开始编写那些更为复杂的着色器时，你就会经常把它们用光，而不得不提出创出新的方法就是重用寄存器。

　　从String到Vector3D再到Bitmap,AS3变量有着各种各样的数据格式。但与此相反，寄存器全部都是128bit的容量，并且包含有4个浮点数。这4个值又被称为4个分量。可以通过使用x,y,z,w或者r,g,b,a来单独访问一个分量。每个操作码都是按“分量形式”的方式执行指令。这意味着它们会按顺序，把寄存器分量一个一个的分别加到一起。

　　例：add va0, va1; 这句指令执行了add 操作码，显卡就会把 va0.x和va1.x相加，然后是 va0.y 和 va1.y，va0.z 和 va1.z,最后是 va0.w 和 va1.w。

　　假设 va0 = (20,50,10,0);

　　　　 va1 = (50,5,0,1);

　　则执行add指令结果 = （70,55,10,1）

 

Attribute Registers  属性寄存器

这些寄存器涉及顶点着色器的输入VertexBuffer。因此，他们只可用在顶点着色器。

为了指派一个VertexBuffer到指定的属性寄存器，在这个函数中使用正确的索引号Context3D::setVertexBufferAt()。

从着色器中访问该属性寄存器的语法：va<n>，其中<n>是属性寄存器的索引号。

总共有8个用于顶点着色器的属性寄存器。

Constant Registers 常量寄存器

这些寄存器是为了从ActionScript传递参数到着色器。通过Context3D::setProgramConstants()函数完成。

从着色器中访问这些寄存器的语法：vc<n>，用于顶点着色器，fc<n>，用于像素着色器，其中<n>是常量寄存器的索引号。
有128个用于顶点着色器和28个用于像素着色器的常量寄存器。

Temporary Registers  临时寄存器

这些寄存器供着色器在临时计算时使用。
访问它们的语法：vt<n>（点）和 ft<n> （像素），其中<n>是寄存器的序号。
有8个可用于顶点着色器，8个可用于像素着色器。

Output Registers 输出寄存器

输出寄存器存储顶点和像素着色器的计算输出。对于顶点着色器是一个顶点剪辑空间的位置。对于像素着色器是该像素的颜色。
访问这些寄存器的语法：op，用于顶点着色器，oc，用于像素着色器。
显然只有一个用于顶点和像素着色器的输出寄存器。

 Varying Registers 变量寄存器
这些寄存器用来从顶点着色器向像素着色器传递数据。
这些寄存器用来传递从顶点​​着色器到像素着色器的数据。所传数据被GPU转换，从而使像素着色器接收到正确的值，用于正在处理的像素。
用这种方法传递的典型数据是顶点的颜色或纹理的UV坐标。
访问这些寄存器的语法：v<n>，其中<n>是寄存器序号。
有8个变量寄存器可用。

Texture Samplers  纹理采样寄存器
纹理采样寄存器是用来接收从基于UV坐标系的纹理中的颜色值。
纹理的指定通过ActionScript使用方法 Context3D：：setTextureAt（）。
纹理采样的使用语法是：ft<n> <flags>，其中<n>是采样序号，<flags>是一个或多个用于指定应如何取样的标志集。

<flags>是一个以逗号分隔的字符串集，其定义是：

纹理维度。可以是：2d, 3d, cube
多重材质映射。可以是：nomip, mipnone, mipnearest, mipnone
纹理滤镜。可以是：nearest, linear
重复纹理。可以是：repeat, wrap, clamp.
好了，举例来说，一个标准的没有多重材质映射的2D纹理，进行线性滤镜采样到临时寄存器ft1中，用下行：
“tex ft1, v0, fs0 <2d,linear,nomip> “
其中变量寄存器v0保存以内插值替换的纹理UV坐标。
顶点和像素着色器例子解释
现在我们返回到着色器的例子，并解释其运作。
我们假设顶点在VertexBuffer中包含着顶点的位置，偏移量是0，纹理的UV偏移量是3。
我们希望我们的顶点着色器转换顶点位置到剪辑空间里，并传递UV到像素着色器。
执行以下代码：
m44 op, va0, vc0 // pos to clipspace
mov v0, va1 // copy uv

第一行执行了在输入顶点，va0，和从模型空间到剪辑空间的变换矩阵之间的4×4矩阵乘法，我们假定已从ActionScript写入到常量寄存器0中，vc0。
用下面的方法可将此矩阵写入到着色器：

Context3D::setProgramConstantsFromMatrix(Context3DProgramType.VERTEX, 0, matrix, true );

着色器的第二行，复制顶点UV数据到变量寄存器0，V0，因此，它可以获得修正，并传递到像素着色器。
像素着色器采样纹理，并复制颜色到输出寄存器。

tex ft1, v0, fs0 <2d,linear,nomip>
mov oc, ft1

好了，这个顶点/像素着色器刚刚将三维模型转换到二维屏幕上，并进行了纹理映射。
这就是我们的第一个顶点和像素着色器！