（译）如何使用CCRenderTexture来创建动态纹理

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原文链接地址：http://www.raywenderlich.com/3857/how-to-create-dynamic-textures-with-ccrendertexture

教程截图：

 

　　对于事先制作好的背景图片，我想你已经非常熟知如何把它们添加进游戏里面了。但是，你有没有想过动态地创建背景图片并且修改它们的颜色，梯度（gradients）及实时改变效果呢？

　　如果你玩过App Store 上面，由Andreas Illiger制作的Tiny Wings游戏的话，实际上你已经体验过上面提及的想法了。

　　在这个系列的教程中，你将会学习到所有这些技术要点：

• 如何用代码实时动态创建纹理
• 如何使用Gimp创建无缝拼接的纹理
• 如何混合阴影和光照来增强现实效果
• 如何创建带状纹理
• 如何制作重复纹理
• 还有更多！

　　这个教程是基于Sergey Tikhonov在cocos2d论坛里面讨论“如何制作Tiny Wings”时所制作的一个样例工程来制作的。

　　Sergey在demo工程上面做了一件非常好的工作，因此，为了不重复发明轮子，我将把他的代码转换成一个系列的教程，同时还添加了一些很酷的特性。

　　这个教程假设你对于cocos2d已经非常熟悉了。如果你对cocos2d还很陌生的话，建议你先看看我博客上面的其它cocos2d 教程。

使用CCRenderTexture来动态创建纹理

　　Tiny Wings有一个很酷的特性就是，每一天都会改变纹理，就如同下面的游戏截屏一下：

　　但是，你怎么在cocos2d里面来动态创建纹理呢？好吧，其实有一个很酷的类，叫CCRenderTexture，它允许你来动态创建纹理，并且可以在游戏中重用这些纹理。

　　使用 CCRenderTexture非常简单 – 你只需要做以下5步就行了:

1. 创建一个新的CCRenderTexture. 这里，你可以指定将要创建的纹理的宽度和高度。.
2. 调用 CCRenderTexture:begin. 这个方法会启动OpenGL，并且接下来，任何绘图的命令都会渲染到CCRenderTexture里面去，而不是画到屏幕上。
3. 绘制纹理. 你可以使用原始的OpenGL调用来绘图，或者你也可以使用cocos2d对象里面已经定义好的visit方法。（这个visit方法就会调用一些opengl命令来绘制cocos2d对象）
4. 调用 CCRenderTexture:end. 这个方法会渲染纹理，并且会关闭渲染至CCRenderTexture的通道。
5. 从生成的纹理中创建一个sprite. 你现在可以用CCRenderTexture的sprite.texture属性来轻松创建新的精灵了。

　　让我们来实践一下具体这个过程是如何工作的，我们先来创建一个简单的单色的纹理。

　　但是，首先，你需要一个新的工程！因此，打开Xcode，点击File\New\New Project，然后选择 iOS\cocos2d\cocos2d_box2d template。尽管这个教程并没有使用到box2d，但是，我们后续的教程会用到，所以，我在这里就提前先建立好。

　　把工程命名为TinySeal，点击Next，然后选择磁盘上的一个文件夹并点击Create。

　　然后，打开HelloWorldLayer.h，并用以下内容替换之：

#import "cocos2d.h"

@interface HelloWorldLayer : CCLayer
{
CCSprite * _background;
}

+(CCScene *) scene;

@end

　　这里移除掉了"Hello,World“box2d的代码，并且往里面添加了一个实例变量来追踪我们将要动态创建的背景。

　　接下来，打开HelloWorldLayer.m，并把它替换成下面的样子：（只需要把box2d相关代码全部删除并且得到一个空的场景就可以了）　　

#import "HelloWorldLayer.h"

@implementation HelloWorldLayer

+(CCScene *) scene {
CCScene *scene = [CCScene node];
HelloWorldLayer *layer = [HelloWorldLayer node];
[scene addChild: layer];
return scene;
}

-(id) init {
if((self=[super init])) { 
}
return self;
}
@end

　　你现在可以编译并运行一下，你将会看到一个黑色的屏幕。

　　接下来，在init方法的上面添加下面的新方法：

-(CCSprite *)spriteWithColor:(ccColor4F)bgColor textureSize:(float)textureSize {

// 1: Create new CCRenderTexture
CCRenderTexture *rt = [CCRenderTexture renderTextureWithWidth:textureSize height:textureSize];

// 2: Call CCRenderTexture:begin
[rt beginWithClear:bgColor.r g:bgColor.g b:bgColor.b a:bgColor.a];

// 3: Draw into the texture
// We'll add this later

// 4: Call CCRenderTexture:end
[rt end];

// 5: Create a new Sprite from the texture
return [CCSprite spriteWithTexture:rt.sprite.texture];

}

　　你可以看到，这里动态创建纹理所采用的五个步骤和我们之前讨论的一模一样。

　　注意，我们这里不是调用的CCRenderTexture:begin方法，而是调用另外一个较方便的方法beginWithClear:g:b:a:，这个方法可以用给定的颜色来清除纹理的背景，相当于设置画布的颜色。

　　我们还没有在画布上画任何东西--目前为止，我们仅仅是看看纯色纹理看起来是什么样子.

　　把上面所讨论的一起打包起来，并且添加一些新的方法，然后把init方法改成下面的样子：

- (ccColor4F)randomBrightColor {

while (true) {
float requiredBrightness =192;
ccColor4B randomColor = 
ccc4(arc4random() %255,
arc4random() %255, 
arc4random() %255, 
255);
if (randomColor.r > requiredBrightness || 
randomColor.g > requiredBrightness ||
randomColor.b > requiredBrightness) {
return ccc4FFromccc4B(randomColor);
} 
}

}

- (void)genBackground {

[_background removeFromParentAndCleanup:YES];

ccColor4F bgColor = [self randomBrightColor];
_background = [self spriteWithColor:bgColor textureSize:512];

CGSize winSize = [CCDirector sharedDirector].winSize;
_background.position = ccp(winSize.width/2, winSize.height/2); 
[self addChild:_background z:-1];

}

-(id) init {
if((self=[super init])) { 
[self genBackground];
self.isTouchEnabled = YES; 
}
return self;
}

- (void)ccTouchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {

[self genBackground];

}

　　randomBrightColor方法是一个辅助方法，用来创建一种随机颜色。注意，这里使用ccc4B（因此，我们能够在0-255的范围内指定R/G/B/A值），同时确保至少有一个颜色分量是大于192的，这样的话，我们就不会得到较暗的颜色。

　　然后，genBackground调用我们之前写的spriteWithColor方法，同时把它加屏幕中央。

　　至于init函数，它调用genBackground方法，同时激活touches事件，这样的话，你就可以通过点击屏幕来获得另外的随机背景了。

　　编译并运行，这样你每一次点击屏幕，你都可以得到一张不同的单色背景图片啦！

往纹理里面加点噪声

　　在Tiny Wings里面，你可能已经注意到了，那纹理并不只是纯粹的单色---而是被一些噪声所修饰了一下，这样，看起来的话就会有阴影和光照。

　　你可以用代码来动态地生成了一些噪声，但是，如果使用一些预先制作的噪声的话，那样速度会更快一些--这也是我接下来将要在教程里所使用的方法：

　　一种比较简单的方法，就是使用一个免费的图片处理程序，叫做Gimp。接下来这一部分将向您展示如何动手制作这样一个噪声纹理，如果你不乐意自己动手制作那张蒙板，可以用我提供的这张。

　　当然，你也可以下载我已经做好了的噪声图片，并且把它添加到工程里面去，同时可以跳过接下来的部分了：）

　　如果你想继续，那么先下载Gimp，并且安装好。

　　安装好之后，打开Gimp，选择 File\New，然后创建一张新的512*512的图片。然后选择 Filter\Render\Clouds\Solid Noise，并且可以调节一些参数来看看效果，调好之后就点击Ok吧。

　　你可以会得到和下图差不多的图片：

　　我们将使用这张图片去乘以纹理的颜色。因此，噪声图片中白色的部分，纹理中的颜色就会被显示出来，而噪声图片中黑色的地方，纹理图片对应部位的颜色就会被变暗。

　　上图中可以看出，黑色部分占太多了，这样会影响我们的原图效果。因此，我们要把黑色的部位去掉一些，选择 Colors\Levels，然后”Output Levels“的最左边的滑动条，把它拖到右边去一点，这样我们的噪声图片就会明亮一些啦。

　　当你做完之后就点击ok，然后，还有最后一步，这个噪声图片纹理要制作成无缝拼接的，因此，这样我们才能制作无限滚动的背景。

　　Gimp使用得这个功能变得非常简单。只需要点击Filters\Map\Make Seamless就行了！

　　使用File\Save As来保存你的图片为Noise.png。然后使用Finder打开并拖到TinySeals工程中去。确保“Copy items into destination group’s folder”被复选中，然后点击Finish。

　　恭喜你，现在你有一张噪声纹理了，位下来，你可以使用它来创建更加真实的纹理效果了！

　　现在，你知道怎么动态创建纹理了，并且你可以使用Gimp的滤镜来制作一些不同的效果！

往纹理中添加噪声

　　现在，你有一张带噪声的图片了，接下来，让我们把它添加到CCRenderTexture里去吧。

　　在spriteWithColor:textureSize方法里面，我们在注释中所示的第3步，添加下列代码：

CCSprite *noise = [CCSprite spriteWithFile:@"Noise.png"];
[noise setBlendFunc:(ccBlendFunc){GL_DST_COLOR, GL_ZERO}];
noise.position = ccp(textureSize/2, textureSize/2);
[noise visit];

　　这里使用噪声纹理来创建一个精灵，然后把它放置在render texture的中心位置，并且调用visit方法。这个visit方法就是一系列的opengl调用，且这些调用是用来画这个纹理的。

　　这里只有一个诡异的地方----就是"setBlendFunc“方法。这玩意儿倒底干吗的呢？

　　好吧，这第一个常量（GL_DST_COLOR）指定如何乘以输入图像/源图像的颜色数据（也就是指噪声图像），第二个参数（GL_ZERO）指定如何乘以已经存在的图像/目标图像颜色数据（实际上就是之前的单色纹理）。

　　因此，阐述一下：

• 已经存在的颜色乘以GL_ZERO，那意味着已经存在的颜色将会被清除掉。
• 噪声纹理颜色乘以GL_DST_COLOR。而GL_DST_COLOR意味着已经存在的颜色，因此噪声颜色会乘以已经存在的颜色。所以，如果噪声中白色越多，那么对应位置的源图像位置显示的颜色也就越亮。如果噪声颜色中越多黑色，那么源图像的颜色就会变得越暗。
• 上面提及的两种颜色叠加到一起，但是，由于指点一个参数是0，所以，实际上还是看第二个参数的影响。

　　顺便提一下，我发现这些混合常量非常容易使人迷惑，但是，我们很幸运，这里有一款免费的在线工具，可以用来动态地配置每种常量的效果。

　　不管怎么说，这就是你所需要的全部东西啦！编译并运行你的代码，现在，你可以看到纹理的一些阴影效果了。注意，这个在模拟器上看起来效果通常不是很好，你可能需要在实际的设备上尝试一下会比较好。

往纹理中添加梯度

　　为了使纹理看起来更好看，让我们从上至下添加一些梯度吧，具体的效果是纹理从上到下，会变得越来越暗。

　　我们也可以使用Gimp来修改我们的噪声图片，但是，这一次，我们可以在代码中来完成，这样会变得更加动态，并且可以很容易地修改。

　　基本的想法就是，我们在纹理的顶部画一个黑色的矩形，但是，它将会是上部完全透明的，并且底部完全不透明。这样会使得上面比较亮，而慢慢得往下变暗。

　　为了实现这个目标，我们需要使用一些opengl命令。如果你对opengl不熟悉的话，也不用担心---我会帮你写好这些代码，并且在高层向你解释具体是如何工作的。在教程的结尾，你会得到一些参考资料，通过它们你可以获得更多的信息。

　　在spriteWithColor:textureSize里面，在创建噪声精灵之前，添加下列代码：

glDisable(GL_TEXTURE_2D);
glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);

float gradientAlpha =0.7; 
CGPoint vertices[4];
ccColor4F colors[4];
int nVertices =0;

vertices[nVertices] = CGPointMake(0, 0);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, 0 };
vertices[nVertices] = CGPointMake(textureSize, 0);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, 0};
vertices[nVertices] = CGPointMake(0, textureSize);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, gradientAlpha};
vertices[nVertices] = CGPointMake(textureSize, textureSize);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, gradientAlpha};

glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, vertices);
glColorPointer(4, GL_FLOAT, 0, colors);
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, (GLsizei)nVertices);

glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
glEnable(GL_TEXTURE_2D);

　　第一件事情就是禁用GL_TEXTURE_2D 和 GL_TEXTURE_COORD_ARRA两个opengl状态，因为，我们接下来只需要绘制颜色---这与纹理无关。

　　一个比较奇怪的事就是，这里绘制纹理的时候，左上角是坐标原点（0，0）---而不是我们在cocos2d里面使用的，0,0点在左下角。

　　因此，接下来，我们定义纹理的四个顶点坐标左上、右上、左下、右下--并且同时指定每一个点的颜色值。

　　你可能会奇怪，为什么顶点会以这样的顺序被定义出来。但是因为，我们将按下图的方式来画两个三角形，当然这两个三角形拼成了一个矩形：

　　我们的将使用GL_TRIANGLE_STRIP来画这些三角形，那意味着，顶点数组中的前三个顶点组成第一个三角形，而第二个三角形就是前面2，3号顶点，再加上下一个新的顶点组成第二个三角形。

　　因此，第一个三角形是由顶点v0,v1,v2组成，而第二个则由v1,v2,v3组成。

　　在定义完顶点数组和颜色数组以后，我们把它们传给glVertexPointer opengl调用（每一个顶点用2个浮点数标识）和glColorPointer调用（每个颜色值指定4个浮点数），然后调用glDrawArrays，并且指定 GL_TRIANGLE_STRIP为参数来绘制三角形带。

　　最后，我们重新激活GL_TEXTURE_COORD_ARRAY 和 GL_TEXTURE_2D两个状态，这样做的话是保持和之前调用的对称，并且不会破坏opengl状态机。

　　编译并运行代码，然后你会看到一个整齐的带有梯度的纹理啦！

创建带状纹理

　　在我们开始写代码来绘制带状纹理之前，让我们先花上一分钟时间来想一想我们的策略。

　　我们将从指定纹理为一种颜色开始（如下图的蓝色部分），然后，我们将以对角线的方向画一些三角带子（如下图绿色部分），如图所示：

　　注意，因为带子是呈对角线的，我们实际上将要在纹理的边界之外就绘制这条带子。（如上图v0,v1,v2所示）

　　还有一点需要注意，为了获得一个比较好的45度的效果，我们将把V0偏移原点texture size的距离。

　　好了，让我们来看看实际的代码是什么样子的吧。在init的方法上面添加一个新的方法，如下所示：

-(CCSprite *)stripedSpriteWithColor1:(ccColor4F)c1 color2:(ccColor4F)c2 textureSize:(float)textureSize stripes:(int)nStripes {

// 1: Create new CCRenderTexture
CCRenderTexture *rt = [CCRenderTexture renderTextureWithWidth:textureSize height:textureSize];

// 2: Call CCRenderTexture:begin
[rt beginWithClear:c1.r g:c1.g b:c1.b a:c1.a];

// 3: Draw into the texture 

// Layer 1: Stripes
glDisable(GL_TEXTURE_2D);
glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
glDisableClientState(GL_COLOR_ARRAY);

CGPoint vertices[nStripes*6];
int nVertices =0;
float x1 =-textureSize;
float x2;
float y1 = textureSize;
float y2 =0;
float dx = textureSize / nStripes *2;
float stripeWidth = dx/2;
for (int i=0; i<nStripes; i++) {
x2 = x1 + textureSize;
vertices[nVertices++] = CGPointMake(x1, y1);
vertices[nVertices++] = CGPointMake(x1+stripeWidth, y1);
vertices[nVertices++] = CGPointMake(x2, y2);
vertices[nVertices++] = vertices[nVertices-2];
vertices[nVertices++] = vertices[nVertices-2];
vertices[nVertices++] = CGPointMake(x2+stripeWidth, y2);
x1 += dx;
}

glColor4f(c2.r, c2.g, c2.b, c2.a);
glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, vertices);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, (GLsizei)nVertices);

glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY);
glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
glEnable(GL_TEXTURE_2D);

// Layer 2: Noise 
CCSprite *noise = [CCSprite spriteWithFile:@"Noise.png"];
[noise setBlendFunc:(ccBlendFunc){GL_DST_COLOR, GL_ZERO}];
noise.position = ccp(textureSize/2, textureSize/2);
[noise visit];

// 4: Call CCRenderTexture:end
[rt end];

// 5: Create a new Sprite from the texture
return [CCSprite spriteWithTexture:rt.sprite.texture];

}

　　这个方法的大部分内容都是重温如何创建一个CCRenderTexture，只有创建带状层的代码是新加的。所以让我们来讨论一下。

　　它首先创建了一个顶点数组--对于每一条带子，我们需要6个顶点--3个顶点*2个三角形。我们这里不能使用三角形带，因为，带子不是邻接在一起的。

　　第一个顶点的坐标是 (-textureSize, textureSize)，上面的图示中也可以看出来，接下来一个顶点就是 (-textureSize+stripWidth, textureSize).第三个顶点是（0，0），而第四个顶点是(stripeWidth, textureSize).这些就是我们画一个带子所需要的全部顶点，而且每一次我们往前递增两个带子的长度，并且继续，直至所有的带子都制作完成。

　　现在，你可以把genBackground修改成下面的样子了：

- (void)genBackground {

[_background removeFromParentAndCleanup:YES];

ccColor4F bgColor = [self randomBrightColor];
ccColor4F color2 = [self randomBrightColor];
//_background = [self spriteWithColor:bgColor textureSize:512];
int nStripes = ((arc4random() %4) +1) *2;
_background = [self stripedSpriteWithColor1:bgColor color2:color2 textureSize:512 stripes:nStripes];

self.scale =0.5;

CGSize winSize = [CCDirector sharedDirector].winSize;
_background.position = ccp(winSize.width/2, winSize.height/2); 
[self addChild:_background];

}

　　这里调用新的方法，同时修改层的scale为0.5，这样的话就能看到512*512的纹理的全貌。

　　编译并运行，现在，你每点击一下屏幕都可以得到一张不同的带状的纹理了！

重复背景

　　对于带状背景和梯度背景，我们都希望它比实际定义的512*512的区域要大。

　　一种比较简单的方式就是我们创建多个CCSprites，然后把它们链接在一起。但是，那看起来太疯狂了，因为，我们有更加简单的方法---我们可以设置纹理并让它们重复。

　　打开HelloWorldLayer.m，并作如下修改：

 

// Add to genBackground, right BEFORE the call to addChild
ccTexParams tp = {GL_LINEAR, GL_LINEAR, GL_REPEAT, GL_REPEAT};
[_background.texture setTexParameters:&tp];

// Add to bottom of init
[self scheduleUpdate];

// Add after init
- (void)update:(ccTime)dt {

float PIXELS_PER_SECOND =100;
staticfloat offset =0;
offset += PIXELS_PER_SECOND * dt;

CGSize textureSize = _background.textureRect.size;
[_background setTextureRect:CGRectMake(offset, 0, textureSize.width, textureSize.height)];

}

　　这里最重要的就是纹理参数:

• GL_LINEAR 是说“当显示纹理时，显示的大小大于或者小于原纹理的尺寸时，使用邻近像素点来插值补点”
• GL_REPEAT是说“如果你想显示纹理边界之外的像素点时，把它旁边的纹理像素点平铺过去"

　　同时，调用一个update定时器，更新纹理的x轴坐标，使前不断地前移。这样会使得纹理看起来随着时间不断地往前移动。

　　编译并运行代码，这时你可以看到一个连续滚动的无限重复的背景纹理了！你也可以用带有梯度的纹理来尝试一下，一样可以跑起来。

免费的光照

　　如果你看一看Tiny Wings的山丘纹理实现，你会发现山的顶部有一些光照，同时从上到下还有一些梯度，并且这一切看起来非常棒！因此， 让我们修改我们前面的带状纹理。

　　在stripedSpriteWithColor1方法中，紧接着glDrawArrays之后，添加下面代码：

// layer 2: gradient
glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY);

float gradientAlpha =0.7; 
ccColor4F colors[4];
nVertices =0;

vertices[nVertices] = CGPointMake(0, 0);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, 0 };
vertices[nVertices] = CGPointMake(textureSize, 0);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, 0};
vertices[nVertices] = CGPointMake(0, textureSize);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, gradientAlpha};
vertices[nVertices] = CGPointMake(textureSize, textureSize);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, gradientAlpha};

glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, vertices);
glColorPointer(4, GL_FLOAT, 0, colors);
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, (GLsizei)nVertices);

// layer 3: top highlight 
float borderWidth = textureSize/16;
float borderAlpha =0.3f;
nVertices =0;

vertices[nVertices] = CGPointMake(0, 0);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){1, 1, 1, borderAlpha};
vertices[nVertices] = CGPointMake(textureSize, 0);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){1, 1, 1, borderAlpha};

vertices[nVertices] = CGPointMake(0, borderWidth);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, 0};
vertices[nVertices] = CGPointMake(textureSize, borderWidth);
colors[nVertices++] = (ccColor4F){0, 0, 0, 0};

glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, vertices);
glColorPointer(4, GL_FLOAT, 0, colors);
glBlendFunc(GL_DST_COLOR, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, (GLsizei)nVertices);

　　这段代码应该又是重新温习一遍啦，但是，第一部分和我们之前创建的梯度背景差不多，而第二部分创建光照的时候，我们从上至下添加，使之有太阳晒着的感觉。

　　编译并运行代码，现在，你应该发现我们的带状纹理更加逼真了，有梯度变化又有光照效果！

何去何从?

　　这里有本教程的样例工程。

　　如果你愿意的话，你可以尝试着修改一下噪声纹理，看一看你能不能创建出更酷的效果出来？或者，你可以修改一下上面的代码，调节调节参数，看看能不能得到更好的效果。如果你实践了，请你在评论部分分享你的结果。

　　接下，我们将使用这些动态创建的纹理来制作一个类似Tiny Wings的游戏。请看本系列下一篇教程。

 

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