yzt
2023-05-08 24e1c6a1c3d5331b5a4f1111dcbae3ef148eda1a
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
import Check from "../Core/Check.js";
import clone from "../Core/clone.js";
import defined from "../Core/defined.js";
import defaultValue from "../Core/defaultValue.js";
import DeveloperError from "../Core/DeveloperError.js";
import ShaderDestination from "./ShaderDestination.js";
import ShaderProgram from "./ShaderProgram.js";
import ShaderSource from "./ShaderSource.js";
import ShaderStruct from "./ShaderStruct.js";
import ShaderFunction from "./ShaderFunction.js";
 
/**
 * An object that makes it easier to build the text of a {@link ShaderProgram}. This tracks GLSL code for both the vertex shader and the fragment shader.
 * <p>
 * For vertex shaders, the shader builder tracks a list of <code>#defines</code>,
 * a list of attributes, a list of uniforms, and a list of shader lines. It also
 * tracks the location of each attribute so the caller can easily build the {@link VertexArray}
 * </p>
 * <p>
 * For fragment shaders, the shader builder tracks a list of <code>#defines</code>,
 * a list of attributes, a list of uniforms, and a list of shader lines.
 * </p>
 *
 * @alias ShaderBuilder
 * @constructor
 *
 * @example
 * var shaderBuilder = new ShaderBuilder();
 * shaderBuilder.addDefine("SOLID_COLOR", undefined, ShaderDestination.FRAGMENT);
 * shaderBuilder.addUniform("vec3", "u_color", ShaderDestination.FRAGMENT);
 * shaderBuilder.addVarying("vec3", v_color");
 * // These locations can be used when creating the VertexArray
 * var positionLocation = shaderBuilder.addPositionAttribute("vec3", "a_position");
 * var colorLocation = shaderBuilder.addAttribute("vec3", "a_color");
 * shaderBuilder.addVertexLines([
 *  "void main()",
 *  "{",
 *  "    v_color = a_color;",
 *  "    gl_Position = vec4(a_position, 1.0);",
 *  "}"
 * ]);
 * shaderBuilder.addFragmentLines([
 *  "void main()",
 *  "{",
 *  "    #ifdef SOLID_COLOR",
 *  "    gl_FragColor = vec4(u_color, 1.0);",
 *  "    #else",
 *  "    gl_FragColor = vec4(v_color, 1.0);",
 *  "    #endif",
 *  "}"
 * ]);
 * var shaderProgram = shaderBuilder.build(context);
 *
 * @private
 */
export default function ShaderBuilder() {
  // Some WebGL implementations require attribute 0 to always
  // be active, so the position attribute is tracked separately
  this._positionAttributeLine = undefined;
  this._nextAttributeLocation = 1;
  this._attributeLocations = {};
  this._attributeLines = [];
 
  // Dynamically-generated structs and functions
  // these are dictionaries of id -> ShaderStruct or ShaderFunction respectively
  this._structs = {};
  this._functions = {};
 
  this._vertexShaderParts = {
    defineLines: [],
    uniformLines: [],
    shaderLines: [],
    varyingLines: [],
    // identifiers of structs/functions to include, listed in insertion order
    structIds: [],
    functionIds: [],
  };
  this._fragmentShaderParts = {
    defineLines: [],
    uniformLines: [],
    shaderLines: [],
    varyingLines: [],
    // identifiers of structs/functions to include, listed in insertion order
    structIds: [],
    functionIds: [],
  };
}
 
Object.defineProperties(ShaderBuilder.prototype, {
  /**
   * Get a dictionary of attribute names to the integer location in
   * the vertex shader.
   *
   * @memberof ShaderBuilder.prototype
   * @type {Object.<String, Number>}
   * @readonly
   * @private
   */
  attributeLocations: {
    get: function () {
      return this._attributeLocations;
    },
  },
});
 
/**
 * Add a <code>#define</code> macro to one or both of the shaders. These lines
 * will appear at the top of the final shader source.
 *
 * @param {String} identifier An identifier for the macro. Identifiers must use uppercase letters with underscores to be consistent with Cesium's style guide.
 * @param {String} [value] The value of the macro. If undefined, the define will not include a value. The value will be converted to GLSL code via <code>toString()</code>
 * @param {ShaderDestination} [destination=ShaderDestination.BOTH] Whether the define appears in the vertex shader, the fragment shader, or both.
 *
 * @example
 * // creates the line "#define ENABLE_LIGHTING" in both shaders
 * shaderBuilder.addDefine("ENABLE_LIGHTING");
 * // creates the line "#define PI 3.141592" in the fragment shader
 * shaderBuilder.addDefine("PI", 3.141593, ShaderDestination.FRAGMENT);
 */
ShaderBuilder.prototype.addDefine = function (identifier, value, destination) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.string("identifier", identifier);
  //>>includeEnd('debug');
 
  destination = defaultValue(destination, ShaderDestination.BOTH);
 
  // The ShaderSource created in build() will add the #define part
  var line = identifier;
  if (defined(value)) {
    line += " " + value.toString();
  }
 
  if (ShaderDestination.includesVertexShader(destination)) {
    this._vertexShaderParts.defineLines.push(line);
  }
 
  if (ShaderDestination.includesFragmentShader(destination)) {
    this._fragmentShaderParts.defineLines.push(line);
  }
};
 
/**
 * Add a new dynamically-generated struct to the shader
 * @param {String} structId A unique ID to identify this struct in {@link ShaderBuilder#addStructField}
 * @param {String} structName The name of the struct as it will appear in the shader.
 * @param {ShaderDestination} destination Whether the struct will appear in the vertex shader, the fragment shader, or both.
 *
 * @example
 * // generates the following struct in the fragment shader
 * // struct TestStruct
 * // {
 * // };
 * shaderBuilder.addStruct("testStructId", "TestStruct", ShaderDestination.FRAGMENT);
 */
ShaderBuilder.prototype.addStruct = function (
  structId,
  structName,
  destination
) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.string("structId", structId);
  Check.typeOf.string("structName", structName);
  Check.typeOf.number("destination", destination);
  //>>includeEnd('debug');
  this._structs[structId] = new ShaderStruct(structName);
  if (ShaderDestination.includesVertexShader(destination)) {
    this._vertexShaderParts.structIds.push(structId);
  }
 
  if (ShaderDestination.includesFragmentShader(destination)) {
    this._fragmentShaderParts.structIds.push(structId);
  }
};
 
/**
 * Add a field to a dynamically-generated struct.
 * @param {String} structId The ID of the struct. This must be created first with {@link ShaderBuilder#addStruct}
 * @param {String} type The GLSL type of the field
 * @param {String} identifier The identifier of the field.
 *
 * @example
 * // generates the following struct in the fragment shader
 * // struct TestStruct
 * // {
 * //    float minimum;
 * //    float maximum;
 * // };
 * shaderBuilder.addStruct("testStructId", "TestStruct", ShaderDestination.FRAGMENT);
 * shaderBuilder.addStructField("testStructId", "float", "maximum");
 * shaderBuilder.addStructField("testStructId", "float", "minimum");
 */
ShaderBuilder.prototype.addStructField = function (structId, type, identifier) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.string("structId", structId);
  Check.typeOf.string("type", type);
  Check.typeOf.string("identifier", identifier);
  //>>includeEnd('debug');
  this._structs[structId].addField(type, identifier);
};
 
/**
 * Add a new dynamically-generated function to the shader.
 * @param {String} functionName The name of the function. This will be used to identify the function in {@link ShaderBuilder#addFunctionLines}.
 * @param {String} signature The full signature of the function as it will appear in the shader. Do not include the curly braces.
 * @param {ShaderDestination} destination Whether the struct will appear in the vertex shader, the fragment shader, or both.
 * @example
 * // generates the following function in the vertex shader
 * // vec3 testFunction(float parameter)
 * // {
 * // }
 * shaderBuilder.addStruct("testFunction", "vec3 testFunction(float parameter)", ShaderDestination.VERTEX);
 */
ShaderBuilder.prototype.addFunction = function (
  functionName,
  signature,
  destination
) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.string("functionName", functionName);
  Check.typeOf.string("signature", signature);
  Check.typeOf.number("destination", destination);
  //>>includeEnd('debug');
  this._functions[functionName] = new ShaderFunction(signature);
 
  if (ShaderDestination.includesVertexShader(destination)) {
    this._vertexShaderParts.functionIds.push(functionName);
  }
 
  if (ShaderDestination.includesFragmentShader(destination)) {
    this._fragmentShaderParts.functionIds.push(functionName);
  }
};
 
/**
 * Add lines to a dynamically-generated function
 * @param {String} functionName The name of the function. This must be created beforehand using {@link ShaderBuilder#addFunction}
 * @param {String} lines An array of lines of GLSL code to add to the function body. Do not include any whitespace at the ends of each line, but do include the semicolon.
 *
 * @example
 * // generates the following function in the vertex shader
 * // vec3 testFunction(float parameter)
 * // {
 * //   float signed = 2.0 * parameter - 1.0;
 * //   return vec3(signed, 0.0, 0.0);
 * // }
 * shaderBuilder.addStruct("testFunction", "vec3 testFunction(float parameter)", ShaderDestination.VERTEX);
 * shaderBuilder.addFunctionLines("testFunction", [
 *   "float signed = 2.0 * parameter - 1.0;",
 *   "return vec3(parameter);"
 * ]);
 */
ShaderBuilder.prototype.addFunctionLines = function (functionName, lines) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.string("functionName", functionName);
  Check.typeOf.object("lines", lines);
  //>>includeEnd('debug');
  this._functions[functionName].addLines(lines);
};
 
/**
 * Add a uniform declaration to one or both of the shaders. These lines
 * will appear grouped near the top of the final shader source.
 *
 * @param {String} type The GLSL type of the uniform.
 * @param {String} identifier An identifier for the uniform. Identifiers must begin with <code>u_</code> to be consistent with Cesium's style guide.
 * @param {ShaderDestination} [destination=ShaderDestination.BOTH] Whether the uniform appears in the vertex shader, the fragment shader, or both.
 *
 * @example
 * // creates the line "uniform vec3 u_resolution;"
 * shaderBuilder.addUniform("vec3", "u_resolution", ShaderDestination.FRAGMENT);
 * // creates the line "uniform float u_time;" in both shaders
 * shaderBuilder.addDefine("float", "u_time", ShaderDestination.BOTH);
 */
ShaderBuilder.prototype.addUniform = function (type, identifier, destination) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.string("type", type);
  Check.typeOf.string("identifier", identifier);
  //>>includeEnd('debug');
 
  destination = defaultValue(destination, ShaderDestination.BOTH);
  var line = "uniform " + type + " " + identifier + ";";
 
  if (ShaderDestination.includesVertexShader(destination)) {
    this._vertexShaderParts.uniformLines.push(line);
  }
 
  if (ShaderDestination.includesFragmentShader(destination)) {
    this._fragmentShaderParts.uniformLines.push(line);
  }
};
 
/**
 * Add a position attribute declaration to the vertex shader. These lines
 * will appear grouped near the top of the final shader source.
 * <p>
 * Some WebGL implementations require attribute 0 to be enabled, so this is
 * reserved for the position attribute. For all other attributes, see
 * {@link ShaderBuilder#addAttribute}
 * </p>
 *
 * @param {String} type The GLSL type of the attribute
 * @param {String} identifier An identifier for the attribute. Identifiers must begin with <code>a_</code> to be consistent with Cesium's style guide.
 * @return {Number} The integer location of the attribute. This location can be used when creating attributes for a {@link VertexArray}. This will always be 0.
 *
 * @example
 * // creates the line "attribute vec3 a_position;"
 * shaderBuilder.setPositionAttribute("vec3", "a_position");
 */
ShaderBuilder.prototype.setPositionAttribute = function (type, identifier) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.string("type", type);
  Check.typeOf.string("identifier", identifier);
 
  if (defined(this._positionAttributeLine)) {
    throw new DeveloperError(
      "setPositionAttribute() must be called exactly once for the attribute used for gl_Position. For other attributes, use addAttribute()"
    );
  }
  //>>includeEnd('debug');
 
  this._positionAttributeLine = "attribute " + type + " " + identifier + ";";
 
  // Some WebGL implementations require attribute 0 to always be active, so
  // this builder assumes the position will always go in location 0
  this._attributeLocations[identifier] = 0;
  return 0;
};
 
/**
 * Add an attribute declaration to the vertex shader. These lines
 * will appear grouped near the top of the final shader source.
 * <p>
 * Some WebGL implementations require attribute 0 to be enabled, so this is
 * reserved for the position attribute. See {@link ShaderBuilder#setPositionAttribute}
 * </p>
 *
 * @param {String} type The GLSL type of the attribute
 * @param {String} identifier An identifier for the attribute. Identifiers must begin with <code>a_</code> to be consistent with Cesium's style guide.
 * @return {Number} The integer location of the attribute. This location can be used when creating attributes for a {@link VertexArray}
 *
 * @example
 * // creates the line "attribute vec2 a_texCoord0;" in the vertex shader
 * shaderBuilder.addAttribute("vec2", "a_texCoord0");
 */
ShaderBuilder.prototype.addAttribute = function (type, identifier) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.string("type", type);
  Check.typeOf.string("identifier", identifier);
  //>>includeEnd('debug');
 
  var line = "attribute " + type + " " + identifier + ";";
  this._attributeLines.push(line);
 
  var location = this._nextAttributeLocation;
  this._attributeLocations[identifier] = location;
  this._nextAttributeLocation++;
  return location;
};
 
/**
 * Add a varying declaration to both the vertex and fragment shaders.
 *
 * @param {String} type The GLSL type of the varying
 * @param {String} identifier An identifier for the varying. Identifiers must begin with <code>v_</code> to be consistent with Cesium's style guide.
 *
 * @example
 * // creates the line "varying vec3 v_color;" in both shaders
 * shaderBuilder.addVarying("vec3", "v_color");
 */
ShaderBuilder.prototype.addVarying = function (type, identifier) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.string("type", type);
  Check.typeOf.string("identifier", identifier);
  //>>includeEnd('debug');
 
  var line = "varying " + type + " " + identifier + ";";
  this._vertexShaderParts.varyingLines.push(line);
  this._fragmentShaderParts.varyingLines.push(line);
};
 
/**
 * Appends lines of GLSL code to the vertex shader
 *
 * @param {String[]} lines The lines to add to the end of the vertex shader source
 *
 * @example
 * shaderBuilder.addVertexLines([
 *  "void main()",
 *  "{",
 *  "    v_color = a_color;",
 *  "    gl_Position = vec4(a_position, 1.0);",
 *  "}"
 * ]);
 */
ShaderBuilder.prototype.addVertexLines = function (lines) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.object("lines", lines);
  //>>includeEnd('debug');
 
  Array.prototype.push.apply(this._vertexShaderParts.shaderLines, lines);
};
 
/**
 * Appends lines of GLSL code to the fragment shader
 *
 * @param {String[]} lines The lines to add to the end of the fragment shader source
 *
 * @example
 * shaderBuilder.addFragmentLines([
 *  "void main()",
 *  "{",
 *  "    #ifdef SOLID_COLOR",
 *  "    gl_FragColor = vec4(u_color, 1.0);",
 *  "    #else",
 *  "    gl_FragColor = vec4(v_color, 1.0);",
 *  "    #endif",
 *  "}"
 * ]);
 */
ShaderBuilder.prototype.addFragmentLines = function (lines) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.object("lines", lines);
  //>>includeEnd('debug');
  Array.prototype.push.apply(this._fragmentShaderParts.shaderLines, lines);
};
 
/**
 * Builds the {@link ShaderProgram} from the pieces added by the other methods.
 * Call this one time at the end of modifying the shader through the other
 * methods in this class.
 *
 * @param {Context} context The context to use for creating the shader.
 * @return {ShaderProgram} A shader program to use for rendering.
 *
 * @example
 * var shaderProgram = shaderBuilder.buildShaderProgram(context);
 */
ShaderBuilder.prototype.buildShaderProgram = function (context) {
  //>>includeStart('debug', pragmas.debug);
  Check.typeOf.object("context", context);
  //>>includeEnd('debug');
 
  var positionAttribute = defined(this._positionAttributeLine)
    ? [this._positionAttributeLine]
    : [];
 
  var structLines = generateStructLines(this);
  var functionLines = generateFunctionLines(this);
 
  // Lines are joined here so the ShaderSource
  // generates a single #line 0 directive
  var vertexLines = positionAttribute
    .concat(
      this._attributeLines,
      this._vertexShaderParts.uniformLines,
      this._vertexShaderParts.varyingLines,
      structLines.vertexLines,
      functionLines.vertexLines,
      this._vertexShaderParts.shaderLines
    )
    .join("\n");
  var vertexShaderSource = new ShaderSource({
    defines: this._vertexShaderParts.defineLines,
    sources: [vertexLines],
  });
 
  var fragmentLines = this._fragmentShaderParts.uniformLines
    .concat(
      this._fragmentShaderParts.varyingLines,
      structLines.fragmentLines,
      functionLines.fragmentLines,
      this._fragmentShaderParts.shaderLines
    )
    .join("\n");
  var fragmentShaderSource = new ShaderSource({
    defines: this._fragmentShaderParts.defineLines,
    sources: [fragmentLines],
  });
 
  return ShaderProgram.fromCache({
    context: context,
    vertexShaderSource: vertexShaderSource,
    fragmentShaderSource: fragmentShaderSource,
    attributeLocations: this._attributeLocations,
  });
};
 
ShaderBuilder.prototype.clone = function () {
  return clone(this, true);
};
 
function generateStructLines(shaderBuilder) {
  var vertexLines = [];
  var fragmentLines = [];
 
  var i;
  var structIds = shaderBuilder._vertexShaderParts.structIds;
  var structId;
  var struct;
  var structLines;
  for (i = 0; i < structIds.length; i++) {
    structId = structIds[i];
    struct = shaderBuilder._structs[structId];
    structLines = struct.generateGlslLines();
    vertexLines.push.apply(vertexLines, structLines);
  }
 
  structIds = shaderBuilder._fragmentShaderParts.structIds;
  for (i = 0; i < structIds.length; i++) {
    structId = structIds[i];
    struct = shaderBuilder._structs[structId];
    structLines = struct.generateGlslLines();
    fragmentLines.push.apply(fragmentLines, structLines);
  }
 
  return {
    vertexLines: vertexLines,
    fragmentLines: fragmentLines,
  };
}
 
function generateFunctionLines(shaderBuilder) {
  var vertexLines = [];
  var fragmentLines = [];
 
  var i;
  var functionIds = shaderBuilder._vertexShaderParts.functionIds;
  var functionId;
  var func;
  var functionLines;
  for (i = 0; i < functionIds.length; i++) {
    functionId = functionIds[i];
    func = shaderBuilder._functions[functionId];
    functionLines = func.generateGlslLines();
    vertexLines.push.apply(vertexLines, functionLines);
  }
 
  functionIds = shaderBuilder._fragmentShaderParts.functionIds;
  for (i = 0; i < functionIds.length; i++) {
    functionId = functionIds[i];
    func = shaderBuilder._functions[functionId];
    functionLines = func.generateGlslLines();
    fragmentLines.push.apply(fragmentLines, functionLines);
  }
 
  return {
    vertexLines: vertexLines,
    fragmentLines: fragmentLines,
  };
}