dali/internal/render/shaders/program.h

   1 #ifndef __DALI_INTERNAL_PROGRAM_H__
   2 #define __DALI_INTERNAL_PROGRAM_H__
   3
   4 /*
   5  * Copyright (c) 2014 Samsung Electronics Co., Ltd.
   6  *
   7  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   8  * you may not use this file except in compliance with the License.
   9  * You may obtain a copy of the License at
  10  *
  11  * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  12  *
  13  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  14  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  15  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  16  * See the License for the specific language governing permissions and
  17  * limitations under the License.
  18  *
  19  */
  20
  21 // EXTERNAL INCLUDES
  22 #include <string>
  23
  24 // INTERNAL INCLUDES
  25 #include <dali/public-api/common/vector-wrapper.h>
  26 #include <dali/public-api/object/ref-object.h>
  27 #include <dali/internal/render/gl-resources/context.h>
  28 #include <dali/integration-api/resource-cache.h>
  29 #include <dali/integration-api/shader-data.h>
  30
  31 namespace Dali
  32 {
  33
  34 class Matrix;
  35
  36 namespace Integration
  37 {
  38 class GlAbstraction;
  39 class ShaderData;
  40 }
  41
  42 namespace Internal
  43 {
  44
  45 class Context;
  46
  47 /*
  48  * A program contains a vertex & fragment shader.
  49  *
  50  * A program will contain vertex attributes and uniform variables
  51  * E.g. inside the code for our text fragment shaders we have the line:
  52  * \code
  53  * uniform lowp vec4  uColor
  54  * \endcode
  55  *
  56  * This describes a variable used to color text as it is drawn.
  57  *
  58  * uColor is set to the value specified by Actor::SetColor and is
  59  * animatable through the property Actor::COLOR
  60  */
  61 class Program
  62 {
  63 public:
  64
  65   /**
  66    * Size of the uniform cache per program
  67    * GLES specification states that minimum uniform count for fragment shader
  68    * is 16 and for vertex shader 128. We're caching the 16 common ones for now
  69    */
  70   static const int MAX_UNIFORM_CACHE_SIZE = 16;
  71
  72   /**
  73    * Constant for uniform / attribute not found
  74    */
  75   static const int NOT_FOUND = -1;
  76
  77   /**
  78    * Vertex attributes
  79    */
  80   enum AttribType
  81   {
  82     ATTRIB_UNKNOWN = -1,
  83     ATTRIB_POSITION,
  84     ATTRIB_NORMAL,
  85     ATTRIB_TEXCOORD,
  86     ATTRIB_COLOR,
  87     ATTRIB_BONE_WEIGHTS,
  88     ATTRIB_BONE_INDICES,
  89     ATTRIB_TYPE_LAST
  90   };
  91
  92   /**
  93    * Common shader uniform names
  94    */
  95   enum UniformType
  96   {
  97     UNIFORM_NOT_QUERIED = -2,
  98     UNIFORM_UNKNOWN = -1,
  99     UNIFORM_MVP_MATRIX,
 100     UNIFORM_MODELVIEW_MATRIX,
 101     UNIFORM_PROJECTION_MATRIX,
 102     UNIFORM_MODEL_MATRIX,
 103     UNIFORM_VIEW_MATRIX,
 104     UNIFORM_NORMAL_MATRIX,
 105     UNIFORM_COLOR,
 106     UNIFORM_CUSTOM_TEXTURE_COORDS,
 107     UNIFORM_SAMPLER,
 108     UNIFORM_SAMPLER_RECT,
 109     UNIFORM_EFFECT_SAMPLER,
 110     UNIFORM_EFFECT_SAMPLER_RECT,
 111     UNIFORM_TIME_DELTA,
 112     UNIFORM_SAMPLER_OPACITY,
 113     UNIFORM_SAMPLER_NORMAL_MAP,
 114
 115     UNIFORM_TEXT_COLOR,
 116     UNIFORM_SMOOTHING,
 117     UNIFORM_OUTLINE,
 118     UNIFORM_OUTLINE_COLOR,
 119     UNIFORM_GLOW,
 120     UNIFORM_GLOW_COLOR,
 121     UNIFORM_SHADOW,
 122     UNIFORM_SHADOW_COLOR,
 123     UNIFORM_SHADOW_SMOOTHING,
 124     UNIFORM_GRADIENT_COLOR,
 125     UNIFORM_GRADIENT_LINE,
 126     UNIFORM_INVERSE_TEXT_SIZE,
 127
 128     UNIFORM_TYPE_LAST
 129   };
 130
 131   /**
 132    * Creates a new program, or returns a copy of an existing program in the program cache
 133    * @param [in] resourceId ResourceManager resourceId for the shader source and binary.
 134    *                        Used as a lookup key in the program cache
 135    * @param[in] shaderData  A pointer to a data structure containing the program source
 136    *                        and optionally precompiled binary. If the binary is empty the program bytecode
 137    *                        is copied into it after compilation and linking)
 138    * @param [in] context    GL context
 139    * @param [in] modifiesGeometry True if the shader modifies geometry
 140    * @return pointer to the program
 141    */
 142   static Program* New( const Integration::ResourceId& resourceId, Integration::ShaderDataPtr shaderData, Context& context, bool modifiesGeometry );
 143
 144   /**
 145    * Takes this program into use
 146    */
 147   void Use();
 148
 149   /**
 150    * @return true if this program is used currently
 151    */
 152   bool IsUsed();
 153
 154   /**
 155    * @param [in] type of the attribute
 156    * @return the index of the attribute
 157    */
 158   GLint GetAttribLocation( AttribType type );
 159
 160   /**
 161    * Register a uniform name in our local cache
 162    * @param [in] name uniform name
 163    * @return the index of the uniform name in local cache
 164    */
 165   unsigned int RegisterUniform( const std::string& name );
 166
 167   /**
 168    * Gets the location of a pre-registered uniform.
 169    * Uniforms in list UniformType are always registered and in the order of the enumeration
 170    * @param [in] uniformIndex of the uniform in local cache
 171    * @return the index of the uniform in the GL program
 172    */
 173   GLint GetUniformLocation( unsigned int uniformIndex );
 174
 175   /**
 176    * Sets the uniform value
 177    * @param [in] location of uniform
 178    * @param [in] value0 as int
 179    */
 180   void SetUniform1i( GLint location, GLint value0 );
 181
 182   /**
 183    * Sets the uniform value
 184    * @param [in] location of uniform
 185    * @param [in] value0 as int
 186    * @param [in] value1 as int
 187    * @param [in] value2 as int
 188    * @param [in] value3 as int
 189    */
 190   void SetUniform4i( GLint location, GLint value0, GLint value1, GLint value2, GLint value3 );
 191
 192   /**
 193    * Sets the uniform value
 194    * @param [in] location of uniform
 195    * @param [in] value0 as float
 196    */
 197   void SetUniform1f( GLint location, GLfloat value0 );
 198
 199   /**
 200    * Sets the uniform value
 201    * @param [in] location of uniform
 202    * @param [in] value0 as float
 203    * @param [in] value1 as float
 204    */
 205   void SetUniform2f( GLint location, GLfloat value0, GLfloat value1 );
 206
 207   /**
 208    * Sets the uniform value
 209    * @param [in] location of uniform
 210    * @param [in] value0 as float
 211    * @param [in] value1 as float
 212    * @param [in] value2 as float
 213    */
 214   void SetUniform3f( GLint location, GLfloat value0, GLfloat value1, GLfloat value2 );
 215
 216   /**
 217    * Sets the uniform value
 218    * @param [in] location of uniform
 219    * @param [in] value0 as float
 220    * @param [in] value1 as float
 221    * @param [in] value2 as float
 222    * @param [in] value3 as float
 223    */
 224   void SetUniform4f( GLint location, GLfloat value0, GLfloat value1, GLfloat value2, GLfloat value3 );
 225
 226   /**
 227    * Sets the uniform value as matrix. NOTE! we never want GPU to transpose
 228    * so make sure your matrix is in correct order for GL.
 229    * @param [in] location Location of uniform
 230    * @param [in] count Count of matrices
 231    * @param [in] value values as float pointers
 232    */
 233   void SetUniformMatrix4fv( GLint location, GLsizei count, const GLfloat* value );
 234
 235   /**
 236    * Sets the uniform value as matrix. NOTE! we never want GPU to transpose
 237    * so make sure your matrix is in correct order for GL.
 238    * @param [in] location Location of uniform
 239    * @param [in] count Count of matrices
 240    * @param [in] value values as float pointers
 241    */
 242   void SetUniformMatrix3fv( GLint location, GLsizei count, const GLfloat* value );
 243
 244   /**
 245    * Needs to be called when GL context is (re)created
 246    */
 247   void GlContextCreated();
 248
 249   /**
 250    * Needs to be called when GL context is destroyed
 251    */
 252   void GlContextDestroyed();
 253
 254   /**
 255    * @return true if this program modifies geometry
 256    */
 257   bool ModifiesGeometry();
 258
 259   /**
 260    * Set the projection matrix that has currently been sent
 261    * @param matrix to set
 262    */
 263   void SetProjectionMatrix( const Matrix* matrix )
 264   {
 265     mProjectionMatrix = matrix;
 266   }
 267
 268   /**
 269    * Get the projection matrix that has currently been sent
 270    * @return the matrix that is set
 271    */
 272   const Matrix* GetProjectionMatrix()
 273   {
 274     return mProjectionMatrix;
 275   }
 276
 277   /**
 278    * Set the projection matrix that has currently been sent
 279    * @param matrix to set
 280    */
 281   void SetViewMatrix( const Matrix* matrix )
 282   {
 283     mViewMatrix = matrix;
 284   }
 285
 286   /**
 287    * Get the projection matrix that has currently been sent
 288    * @return the matrix that is set
 289    */
 290   const Matrix* GetViewMatrix()
 291   {
 292     return mViewMatrix;
 293   }
 294
 295 private: // Implementation
 296
 297   /**
 298    * Constructor, private so no direct instantiation
 299    * @param[in] shaderData A smart pointer to a data structure containing the program source and binary
 300    * @param[in] context    The GL context state cache.
 301    * @param[in] modifiesGeometry True if the vertex shader changes geometry
 302    */
 303   Program( Integration::ShaderDataPtr shaderData, Context& context, bool modifiesGeometry );
 304
 305 public:
 306
 307   /**
 308    * Destructor, non virtual as no virtual methods or inheritance
 309    */
 310   ~Program();
 311
 312 private:
 313
 314   // default constructor, not defined
 315   Program();
 316   // assignment operator, not defined
 317   Program& operator=( const Program& );
 318
 319   /**
 320    * Load the shader, from a precompiled binary if available, else from source code
 321    */
 322   void Load();
 323
 324   /**
 325    * Unload the shader
 326    */
 327   void Unload();
 328
 329   /**
 330    * Compile the shader
 331    * @param shaderType vertex or fragment shader
 332    * @param shaderId of the shader, returned
 333    * @param src of the shader
 334    * @return true if the compilation succeeded
 335    */
 336   bool CompileShader(GLenum shaderType, GLuint& shaderId, const char* src);
 337
 338   /**
 339    * Links the shaders together to create program
 340    */
 341   void Link();
 342
 343   /**
 344    * Frees the shader programs
 345    */
 346   void FreeShaders();
 347
 348   /**
 349    * Resets caches
 350    */
 351   void ResetAttribsUniforms();
 352
 353 private:  // Data
 354
 355   Context& mContext;                          ///< The GL context state cache
 356   Integration::GlAbstraction& mGlAbstraction; ///< The OpenGL Abstraction layer
 357   const Matrix* mProjectionMatrix;            ///< currently set projection matrix
 358   const Matrix* mViewMatrix;                  ///< currently set view matrix
 359   bool mLinked;                               ///< whether the program is linked
 360   GLuint mVertexShaderId;                     ///< GL identifier for vertex shader
 361   GLuint mFragmentShaderId;                   ///< GL identifier for fragment shader
 362   GLuint mProgramId;                          ///< GL identifier for program
 363   Integration::ShaderDataPtr mProgramData;    ///< Shader program source and binary (when compiled & linked or loaded)
 364
 365   // location caches
 366   GLint mAttribLocations[ ATTRIB_TYPE_LAST ]; ///< attribute location cache
 367   std::vector< std::pair< std::string, GLint > > mUniformLocations; ///< uniform location cache
 368
 369   // uniform value caching
 370   GLint mUniformCacheInt[ MAX_UNIFORM_CACHE_SIZE ];         ///< Value cache for uniforms of single int
 371   GLfloat mUniformCacheFloat[ MAX_UNIFORM_CACHE_SIZE ];     ///< Value cache for uniforms of single float
 372   GLfloat mUniformCacheFloat4[ MAX_UNIFORM_CACHE_SIZE ][4]; ///< Value cache for uniforms of four float
 373   bool mModifiesGeometry;  ///< True if the program changes geometry
 374 };
 375
 376 } // namespace Internal
 377
 378 } // namespace Dali
 379
 380 #endif // __DALI_INTERNAL_PROGRAM_H__