第二章 OpenGL ES 基础-GLSL语法简单总结

第二章 OpenGL ES 基础-GLSL语法简单总结

第一章 OpenGL ES 基础-屏幕、纹理、顶点坐标
第二章 OpenGL ES 基础-GLSL语法简单总结
第三章 OpenGL ES 基础-GLSL渲染纹理
第四章 OpenGL ES 基础-位移、缩放、旋转原理
第五章 OpenGL ES 基础-透视投影矩阵与正交投影矩阵

变量类型

基础类型：bool，int，uint，float，double

向量类型：

在 GLSL（OpenGL着色语言）中，有多种向量类型可用于表示不同数量的分量和数据。以下是一些常见的 GLSL 向量类型：

1. 浮点向量类型：

   • vec2: 包含两个浮点分量的向量。
   • vec3: 包含三个浮点分量的向量。
   • vec4: 包含四个浮点分量的向量。

2. 整数向量类型：

   • ivec2: 包含两个整数分量的向量。
   • ivec3: 包含三个整数分量的向量。
   • ivec4: 包含四个整数分量的向量。

3. 布尔向量类型：

   • bvec2: 包含两个布尔值分量的向量。
   • bvec3: 包含三个布尔值分量的向量。
   • bvec4: 包含四个布尔值分量的向量。

4. 双精度浮点向量类型：

   • dvec2: 包含两个双精度浮点分量的向量。
   • dvec3: 包含三个双精度浮点分量的向量。
   • dvec4: 包含四个双精度浮点分量的向量。

这些向量类型用于处理不同类型的数据，如位置、方向、颜色、纹理坐标等。根据需要选择合适的向量类型，以便有效地表示和操作数据。

浮点向量类型用法示例：

vec2 v2  = vec2(0.0,1.0);
vec3 v3  = v2.xxy;      //v3=(0.0,0.0,1.0)
vec4 v4  = vec4(v3.zyx,0.1); //v4=(1.0,0.0,0.0,0.1)
vec4 v41 = vec4(v2,0.1,0.2); //v41=(0.0,1.0,0.1,0.2)

矩阵类型：

1. 浮点矩阵类型 ：
   • mat2: 2x2 浮点矩阵。
   • mat3: 3x3 浮点矩阵。
   • mat4: 4x4 浮点矩阵。

示例：

mat2 m = mat2(1.0,2.0,3.0,4.0);
//构造一个2x2的矩阵，(1.0,2.0)为第一列，(3.0,4.0)为第二列。

纹理类型：

1. 2D 纹理类型：

   • sampler2D: 用于从 2D 纹理中采样颜色值的类型。
   • sampler2DShadow: 用于进行深度纹理采样的类型。

2. 3D 纹理类型：

   • sampler3D: 用于从 3D 纹理中采样颜色值的类型。

3. Cube 纹理类型：

   • samplerCube: 用于从立方体纹理中采样颜色值的类型。

示例：

uniform sampler2D textureSampler; // 声明一个 2D 纹理采样器

结构体 ：与C语言结构体类似。

**数组 **：与C语言数组类似，但GLSL中只能使用一维数组。

以上示例展示了声明一个用于从 2D 纹理中采样颜色值的纹理采样器。在实际应用中，纹理类型在图形编程中广泛用于渲染纹理、实现阴影效果、生成复杂材质等方面。

结构体：与C语言结构体类似。

数组：与C语言数组类似，但GLSL中只能使用一维数组。

变量限定符

常见的变量限定符：

1. uniform：

   • uniform 变量表示在整个着色器程序中全局可见，并且从 CPU 传递给 GPU。通常用于传递常量值、纹理或者光照参数等。

2. attribute：

   • attribute 变量仅能在顶点着色器中使用，用于表示每个顶点特有的数据，如顶点位置、颜色等。

3. varying：

   • varying 变量用于在顶点着色器和片元着色器之间传递数据。该变量在顶点着色器中赋值，在片元着色器中接收。

4. const：

   • const 限定符用于声明一个编译时不可更改的常量。

5. in 和 out：

   • in 和 out 限定符用于在着色器阶段之间传递数据。in 用于输入数据，out 用于输出数据。

6. layout：

   • layout 限定符用于指定变量的布局信息，如内存对齐、顶点缓冲对象索引等。
     示例：

// 声明一个 uniform 矩阵变量
uniform mat4 modelViewProjectionMatrix;

// 声明一个 attribute 顶点位置变量
attribute vec3 position;

// 声明一个 varying 颜色变量，用于在顶点着色器和片元着色器之间传递颜色数据
varying vec4 fragmentColor;

// 声明一个 const 常量
const float PI = 3.14159;

// 声明一个输入变量，并通过 layout 指定位置
layout(location = 0) in vec3 vertexPosition;

// 声明一个输出变量，并通过 layout 指定位置
layout(location = 0) out vec4 fragColor;

流控制 ：流控制与C语言类似，有if else，switch case，for，while，do while。

函数 ：函数的定义与C语言类似，着色器的执行入口也是main()函数。

GLSL 常见的内建变量：

1. 顶点着色器内建变量：

   • gl_Position: 顶点着色器中表示顶点位置的内建变量。
   • gl_VertexID: 当前顶点的索引。
   • gl_PointSize: 控制点的大小。

2. 片元着色器内建变量：

   • gl_FragCoord: 表示当前片元在屏幕空间的坐标。
   • gl_FragColor: 片元着色器中用来设置输出颜色的内建变量。
   • gl_FragDepth: 设置片元的深度值。

3. 几何着色器内建变量：

   • gl_in[]: 几何着色器的输入变量数组。
   • gl_out[]: 几何着色器的输出变量数组。
   • gl_PrimitiveID: 当前原始图元的 ID。

4. 统一变量：

   • gl_ModelViewProjectionMatrix：模型视图投影矩阵。
   • gl_NormalMatrix：法线矩阵。

内建函数

###1、基本函数

三角函数

指数函数

1. pow(base, exponent)：

   • pow 函数接受两个参数，base 是底数，exponent 是指数。
   • 返回值为 base 的 exponent 次方。

2. exp(x)：

   • exp 函数计算自然对数中 e 的 x 次幂。
   • 返回值为 e 的 x 次幂。

3. log(x)：

   • log 函数返回 x 的自然对数。
   • 即，返回 e 的多少次方等于 x。

4. exp2(x)：

   • exp2 函数返回 2 的 x 次幂。
   • 通常用于在纹理采样操作时处理 gamma 校正。

几何函数

纹理函数

在 GLSL 中，纹理函数用于从纹理中进行采样和处理像素颜色。以下是一些常见的纹理函数：

1. 纹理采样函数：

   • texture2D(sampler, coord): 从 2D 纹理中根据坐标采样颜色。
   • texture2DProj(sampler, coord): 使用投影纹理坐标从 2D 纹理中采样颜色。
   • textureCube(sampler, coord): 从立方体纹理中根据坐标采样颜色。

2. 纹理坐标转换函数：

   • vec2 texelFetchOffset(sampler, ivec2 texelCoord, int lod, ivec2 offset): 从指定层级、偏移位置获取纹理像素的坐标。

3. 纹理边界处理函数：

   • texture2DLod(sampler, coord, lod): 在指定层级上从 2D 纹理中采样颜色。
   • texture2DGrad(sampler, coord, dPdx, dPdy): 使用变化率向量从 2D 纹理中采样颜色。

4. 纹理过滤函数：

   • texture2DLodBias(sampler, coord, lod, bias): 使用偏移量对 LOD 进行偏置来从 2D 纹理中采样颜色。
   • textureLod(sampler, coord, lod): 在特定 mipmap 等级上从纹理中采样颜色。