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推荐一款强大的 Android OpenGL ES 调试工具

2020-08-23  oskycar

该原创文章首发于微信公众号:字节流动

GAPID 是什么?

GAPID (Graphics API Debugger)是 Google 的一款开源且跨平台的图形开发调试工具,用于记录和检查应用程序对图形驱动程序的调用,支持 OpenGL ES 和 Vulkan 调试。

工具下载地址:github.com/google/gapi…

GAPID 的主要功能:

  • 查看 OpenGL ES 或 Vulkan 绘图接口的调用情况(调用顺序、流程);

  • 查看传入着色器程序的参数;

  • 查看纹理,导出模型、贴图等资源;

  • 查看、修改以及导出 shader 脚本。

一个 3D 场景的整个渲染过程

上图来自 GAPID 官网,我们可以看到一个 3D 场景的整个渲染过程,以及每次渲染用到的纹理图。很多朋友看到这里,心里可能会有疑问:假如我看上了别人的一个 OpenGL 实现的效果,那我能不能用 GAPID 抓取到它的 shader 脚本源码来学习?答案是肯定的。

编译完 shader 脚本生成的二进制代码,可以通过 GAPID 抓取到并反编译成原来的 shader 源码。总而言之就是,你的 shader 脚本实际上是在 GPU 上裸奔,尤其是对手机厂商来说。

据俺所知,shader 脚本在 GPU 层面上目前并没有有效的加密或混淆方法,比较通用的做法是将 shader 中的变量无意义化,比如用 var1、var2 等表示,或者将一个 shader 拆分成多个小 shader ,以达到降低可读性的目的。

GAPID 怎么用?

下载、安装好 GAPID 程序后,将 Android 手机通过 USB 与电脑连接(同时需要关闭 AndroidStudio ),手机处于开发者选项中的 Debug 调试模式。注意, GAPID 支持 Android 5.0 及以上版本手机,待调试的 App 要求是 Debug 版本或者手机被 Root 掉了。

Capture a new trace

打开 GAPID 程序,点击 Capture a new trace 准备调试我们的程序。

选择要调试的程序

选择要调试的程序,选中接口类型为 OpenGL ES类型,然后启动抓取 Graphics Trace 信息。

抓取完成

抓取完成后,打开 trace 文件,然后 GAPID 程序的界面如下图所示。

GAPID 程序的界面

左侧区域为抓取到的每一帧的绘制过程,区域 1 中展示的是其中一帧绘制过程,由于我们用的是旧文中绘制水波纹的例子作为调试程序,可以对比出区域 1 中展示的绘制流程与下面绘制水波纹的代码基本一致。

void ShockWaveSample::Draw(int screenW, int screenH){glUseProgram (m_ProgramObj);glBindVertexArray(m_VaoId);GLUtils::setMat4(m_ProgramObj, "u_MVPMatrix", m_MVPMatrix);glActiveTexture(GL_TEXTURE0);glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_TextureId);GLUtils::setFloat(m_ProgramObj, "s_TextureMap", 0);//float time = static_cast<float>(fmod(GetSysCurrentTime(), 2000) / 2000);    float time = static_cast<float>(fmod(m_FrameIndex, 150) / 120);GLUtils::setFloat(m_ProgramObj, "u_Time", time);GLUtils::setVec2(m_ProgramObj, "u_TouchXY", m_touchXY);    GLUtils::setVec2(m_ProgramObj, "u_TexSize", vec2(m_RenderImage.width, m_RenderImage.height));GLUtils::setFloat(m_ProgramObj, "u_Boundary", 0.1f);glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_SHORT, (const void *)0);}复制代码

区域 2 中展示的是绘制当前帧时,传递给着色器程序中各个变量的值,可以清楚看到各个变量和矩阵对应的值。

区域 3 中展示的是着色器程序的状态信息,我们根据着色器程序的 id ,找到对应的 LinkExtra ,然后便可以拿到当前着色器程序所对应的 shader 脚本源码,与代码中的程序一致。

本文主要介绍了 GAPID 的一些常用功能,还有更多高端功能等你探索。

实现代码路径:Android_OpenGLES_3_0

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