Справочник API: RuntimeEffect и SkSL

RuntimeEffect — это вход в SkSL (Skia Shading Language), мощный язык, позволяющий писать пользовательские фрагментные шейдеры, выполняющиеся непосредственно на GPU.

Изучение SkSL

SkSL очень похож на GLSL, но оптимизирован для переносимости между всеми бэкендами Skia.

• Официальная документация SkSL: Исчерпывающее руководство по синтаксису и возможностям SkSL.
• Skia Fiddle: Интерактивная площадка, где можно писать и тестировать код SkSL прямо в браузере.
• The Book of Shaders: Хотя книга написана для GLSL, концепции и большая часть кода применимы к SkSL напрямую.

Загрузка скриптов SkSL

Хотя вы можете встраивать SkSL в виде строк в Java, гораздо лучше хранить шейдеры в отдельных файлах .sksl для лучшей подсветки синтаксиса и удобства поддержки.

Рекомендуемый подход

public class ShaderLoader {
    public static Shader loadShader(String path) throws IOException {
        String sksl = Files.readString(Path.of(path));
        RuntimeEffect effect = RuntimeEffect.makeForShader(sksl);
        return effect.makeShader(null);
    }
}

Написание кода на SkSL

Шейдер на SkSL должен содержать функцию main.

// my_shader.sksl
uniform float iTime;
uniform vec2  iResolution;

vec4 main(vec2 fragCoord) {
    vec2 uv = fragCoord / iResolution;
    return vec4(uv.x, uv.y, sin(iTime) * 0.5 + 0.5, 1.0);
}

Ключевые моменты

Координаты

fragCoord, передаваемый в main, находится в локальных координатах холста. Если вам нужны нормализованные UV-координаты (от 0.0 до 1.0), вы должны передать разрешение как uniform и разделить координаты самостоятельно.

Точность

• float: 32-битное число с плавающей запятой.
• half: 16-битное число с плавающей запятой. Используйте half для цветов и простых эффектов, чтобы повысить производительность на мобильных GPU.

Предумноженная альфа (Premultiplied Alpha)

Skia ожидает, что шейдеры возвращают цвета в формате предумноженной альфы. Если вы возвращаете альфа-значение меньше 1.0, вы должны умножить компоненты R, G и B на это значение альфы.

vec4 main(vec2 p) {
    float alpha = 0.5;
    vec3 color = vec3(1.0, 0.0, 0.0); // Красный
    return vec4(color * alpha, alpha); // Корректный формат с предумноженной альфой
}

Анимация шейдеров (Uniforms)

Чтобы анимировать шейдер, объявите переменные uniform в коде SkSL и обновляйте их из Java каждый кадр.

1. Код SkSL

// rainbow.sksl
uniform float iTime;
uniform float iWidth;
uniform float iHeight;

vec4 main(vec2 fragCoord) {
    // Нормализация координат к 0..1
    vec2 uv = fragCoord / vec2(iWidth, iHeight);
    
    // Создание движущегося радужного паттерна
    float r = sin(uv.x * 6.28 + iTime) * 0.5 + 0.5;
    float g = sin(uv.y * 6.28 + iTime + 2.0) * 0.5 + 0.5;
    float b = sin((uv.x + uv.y) * 6.28 + iTime + 4.0) * 0.5 + 0.5;
    
    return vec4(r, g, b, 1.0);
}

2. Код Java

Используйте Data или ByteBuffer для передачи значений uniform. Порядок должен соответствовать порядку объявления в SkSL.

// Компилируем эффект один раз
RuntimeEffect effect = RuntimeEffect.makeForShader(skslCode);

// В цикле анимации:
long now = System.nanoTime();
float time = (now - startTime) / 1e9f;

// Создаем буфер для uniforms: 3 float * 4 байта = 12 байт
// Skija ожидает порядок байт Little Endian для uniforms
try (Data uniforms = Data.makeFromBytes(ByteBuffer.allocate(12)
        .order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN)
        .putFloat(time)          // iTime
        .putFloat(500f)          // iWidth
        .putFloat(500f)          // iHeight
        .array())) 
{
    // Создаем новый шейдер с обновленными uniforms
    try (Shader shader = effect.makeShader(uniforms, null, null)) {
        Paint p = new Paint().setShader(shader);
        canvas.drawPaint(p); // Заливка экрана
    }
}

RuntimeEffectBuilder

Ручная упаковка байтовых массивов для uniforms подвержена ошибкам. RuntimeEffectBuilder упрощает этот процесс, позволяя задавать uniforms по имени.

RuntimeEffect effect = RuntimeEffect.makeForShader(sksl);
RuntimeEffectBuilder builder = new RuntimeEffectBuilder(effect);

// Задаем uniforms по имени (с проверкой типов)
builder.setUniform("iTime", 1.5f);
builder.setUniform("iResolution", 800f, 600f);
builder.setUniform("iColor", new float[] { 1, 0, 0, 1 }); // vec4

// Создаем Shader/ColorFilter/Blender
Shader shader = builder.makeShader();