GLSL

OpenGL著色器(shader)語言

典型結構:

典型結構

基本數據類型:int, float, double, uint, bool?

GLSL容器類型:vector, matrix

向量類型

使用.操作符引用成員,如坐標(x, y, z, w),顏色(r, g, b, a),紋理坐標(s, t, p, q)

分量重組:

vec2 someVec;

vec4 differentVec = someVec.xyxx;

vec3 anotherVec = differentVec.zyw;

vec4 otherVec = someVec.xxxx + anotherVec.yxzy;

vec2 vect = vec2(0.5f,0.7f);

vec4 result = vec4(vect,0.0f,0.0f);

vec4 otherResult = vec4(result.xyz,1.0f);

頂點著色器:使用location這一元數據指定輸入變量,這樣我們才可以在CPU上配置頂點屬性。頂點著色器需要為它的輸入提供一個額外的layout標識,這樣我們才能把它鏈接到頂點數據。

片段著色器:使用vec4顏色輸出變量,若未定義輸出顏色,則默認為黑色或白色

各著色器數據交流:從一個著色器向另一個著色器發送數據,必須在發送方著色器中聲明一個輸出,在接收方著色器中聲明一個類似的輸入。當類型和名字都一樣的時候,OpenGL就會把兩個變量鏈接到一起,它們之間就能發送數據了(這是在鏈接程序對象時完成的)。

著色器實例

Uniform是一種從CPU中的應用向GPU中的著色器發送數據的方式,但uniform和頂點屬性有些不同。首先,uniform是全局的(Global)。全局意味著uniform變量必須在每個著色器程序對象中都是獨一無二的,而且它可以被著色器程序的任意著色器在任意階段訪問。第二,無論你把uniform值設置成什么,uniform會一直保存它們的數據,直到它們被重置或更新。

uniform變量定義
uniform變量在OpenGL代碼中使用

我們可以通過glUniform4f函數設置uniform值。注意,查詢uniform地址不要求你之前使用過著色器程序,但是更新一個unform之前你必須先使用程序(調用glUseProgram),因為它是在當前激活的著色器程序中設置unform的。

uniform函數有許多,但命名方式遵循一定的規律:

glUniform函數添加后綴

支持多屬性:

頂點著色器
VBO存儲
VAO使能多屬性

高級GLSL

GLSL的內建變量

gl_Position:頂點著色器裁剪空間輸出的位置向量

gl_PointSize:用于基本圖元GL_POINTS,設置點的大小,類型為float;使用前需開啟

glEnable(GL_PROGRAM_POINT_SIZE);

gl_VertexID:整型變量,存儲繪制的當前頂點的id。進行索引渲染是,它保存著當前繪制頂點的索引,其他時候保存的是從渲染開始起直到當前處理的這個頂點的編號。

片段著色器的變量

gl_FragCoord:它的z元素和特定的片段的深度相等;x,y是當前片段的窗口坐標

gl_FrontFacing:bool型,若當前片段是正面的一部分值為true,反之為false。可以根據其值為內外賦予不同的紋理

gl_FragDepth:設置當前片段的深度值,若不設置值則采用gl_FragCoord.z的值。可以使用深度條件重新聲明這個變量

layout (depth_<condition>) out float gl_FragDepth;

condition可能取值:例如depth_greater

any ? ? ? ? ? ? ? 默認值. 前置深度測試是關閉的

greater ? ? ? ? 深度值只能比gl_FragCoord.z大

less ? ? ? ? ? ? ? 深度值只能設置得比gl_FragCoord.z小

unchanged ?如果寫入gl_FragDepth, 就會寫gl_FragCoord.z

接口塊

使用in, out關鍵字聲明,如果接口塊的名字一致,in塊和out塊的數據會聯系起來

out ?VS_OUT{

? ? ? vec2 TexCoords;

} vs_out;

in VS_OUT{

? ? ? ?vec2 TexCoords;

} fs_in;

塊的成員使用.運算符來引用;

Uniform緩沖對象

uniform緩沖對象比單獨的uniform有很多好處。第一,一次設置多個uniform比一次設置一個速度快。第二,如果改變一個橫跨多個著色器的uniform,在uniform緩沖中只需更改一次。第三,使用uniform緩沖對象可以在著色器中使用更多的uniform。OpenGL有一個對可使用uniform數據的數量的限制,可以用GL_MAX_VERTEX_UNIFORM_COMPONENTS來獲取。當使用uniform緩沖對象中,這個限制的閾限會更高。所以無論何時,當達到了uniform的最大使用數量(比如做骨骼動畫的時候),可以使用uniform緩沖對象。

uniform塊布局

GLSL 默認使用的uniform內存布局叫做共享布局(shared layout),叫共享是因為一旦偏移量被硬件定義,它們就會持續地被多個程序所共享。使用共享布局,GLSL可以為了優化而重新放置uniform變量,只要變量的順序保持完整。

使用uniform緩沖

創建uniform緩沖

之后往緩沖中更新或插入數據,可綁定到uboExampleBlock上,并使用glBufferSubData來更新它的內存。只需要更新這個uniform緩沖一次,所有的使用這個緩沖著色器就都會使用它更新的數據了。

在OpenGL環境(context)中,定義了若干綁定點(binding points),可以把一個uniform緩沖鏈接上去。當創建了一個uniform緩沖,把它鏈接到一個綁定點上,同時也把著色器中uniform塊鏈接到同一個綁定點上,這樣就把它們鏈接到一起了。下面的圖標表示了這點:

綁定點
綁定著色器的uniform到綁定點

必須為每個著色器共用的uniform設置綁定點。

之后將uniform緩沖對象綁定到同樣的綁定點上,

綁定uniform緩沖到綁定點上

從OpenGL4.2起,可以在著色器中通過添加另一個布局標識符來儲存一個uniform塊的綁定點,顯式設置綁定點:

binding屬性

最后向uniform緩沖中添加數據,

添加數據到uniform緩沖中



圖片和一些文字來源于https://learnopengl-cn.github.io,本人收集作為筆記,如有侵權,望告知


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