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【GLSL教程】（二）在OpenGL中使用GLSL

来源：互联网 发布：郭天祥51单片机百度云 编辑：程序博客网 时间：2024/05/01 11:49

设置GLSL

这一节讲述在OpenGL中配置GLSL，假设你已经写好了顶点shader和像素shader。如果你还没有准备好，可以从如下网址获得相关内容：

http://www.3dshaders.com/home/

http://www.opengl.org/sdk/tools/ShaderDesigner/

http://developer.amd.com/archive/gpu/rendermonkey/pages/default.aspx

在OpenGL中，GLSL的shader使用的流程与C语言相似，每个shader类似一个C模块，首先需要单独编译（compile），然后一组编译好的shader连接（link）成一个完整程序。

这里将忽略ARB扩展，只列举OpenGL2.0的代码。建议使用GLEW库：

http://glew.sourceforge.net/

下面的代码检查OpenGL 2.0是否可用：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #include <GL/glew.h>  
  2. #include <GL/glut.h>  
  3.   
  4. void main(int argc, char **argv)  
  5. {  
  6.     glutInit(&argc, argv);  
  7.     ...  
  8.     glewInit();  
  9.   
  10.     if (glewIsSupported("GL_VERSION_2_0"))  
  11.         printf("Ready for OpenGL 2.0\n");  
  12.     else  
  13.     {  
  14.         printf("OpenGL 2.0 not supported\n");  
  15.         exit(1);  
  16.     }  
  17.     setShaders();  
  18.   
  19.     glutMainLoop();  
  20. }  

下图显示了创建shader的必要步骤，函数的具体使用方法将在下面各小结描述：


创建shader

下图显示了创建shader的步骤：


首先创建一个对象作为shader的容器，这个创建函数将返回容器的句柄。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. GLuint glCreateShader(GLenum shaderType);  
  2. 参数：  
  3. ·shaderType – GL_VERTEX_SHADER or GL_FRAGMENT_SHADER.  
你可以创建许多shader，但记住所有的顶点shader只能有一个main函数，所有像素shader也一样。

下一步将添加源代码。shader的源代码是一个字符串数组，添加的语法如下：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glShaderSource(GLuint shader, int numOfStrings, const char **strings, int *lenOfStrings);  
  2. 参数：  
  3. ·shader – the handler to the shader.  
  4. ·numOfStrings – the number of strings in the array.  
  5. ·strings – the array of strings.  
  6. ·lenOfStrings – an array with the length of each string, or NULL, meaning that the strings are NULL terminated.  
最后编译shader：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glCompileShader(GLuint shader);  
  2. 参数：  
  3. •shader – the handler to the shader.  


创建程序

下图显示了获得一个可以运行的shader程序的步骤：


首先创建一个对象，作为程序的容器。此函数返回容器的句柄。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. GLuint glCreateProgram(void);  

你可以创建任意多个程序，在渲染时，可以在不同程序中切换，甚至在某帧返回固定功能流水线。比如你想用折射和反射shader绘制一个茶杯，然后回到固定功能生成立方体环境贴图（cube map）显示背景。

下面将把上一节编译的shader附加到刚刚创建的程序中。方法如下：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glAttachShader(GLuint program, GLuint shader);  
  2. 参数：  
  3. ·program – the handler to the program.  
  4. ·shader – the handler to the shader you want to attach.  
如果同时有顶点shader和片断shader，你需要把它们都附加到程序中。你可以把多个相同类型（顶点或像素）的shader附加到一个程序中，如同一个C程序可以有多个模块一样，但它们只能有一个main函数。

你也可以把一个shader附加到多个程序，比如你想在不同程序中使用某个相同的shader。

最后一步是连接程序。方法如下：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glLinkProgram(GLuint program);  
  2. 参数：  
  3. ·program – the handler to the program.  
在连接操作之后，shader的源代码可以被修改并重编译，并不会影响到整个程序。

程序连接后，可以调用glUseProgram来使用程序。每个程序都分配了一个句柄，你可以事先连接多个程序以备使用。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glUseProgram(GLuint prog);  
  2. 参数：  
  3. ·prog – the handler to the program you want to use, or zero to return to fixed functionality.  
当一个程序被使用后，如果被再次连接，它将被自动替换并投入使用，所以没有必要再次调用上面这个函数。如果使用的参数为0，表示将使用固定功能流水线。

 例子

下面的代码包含了上面描述的所有步骤，参数p,f,v是全局的GLuint型变量。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void setShaders()  
  2. {  
  3.     char *vs,*fs;  
  4.   
  5.     v = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);  
  6.     f = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);    
  7.   
  8.     vs = textFileRead("toon.vert");  
  9.     fs = textFileRead("toon.frag");  
  10.   
  11.     const char *vv = vs;  
  12.     const char *ff = fs;  
  13.   
  14.     glShaderSource(v, 1, &vv, NULL);  
  15.     glShaderSource(f, 1, &ff, NULL);  
  16.   
  17.     free(vs);free(fs);  
  18.   
  19.     glCompileShader(v);  
  20.     glCompileShader(f);  
  21.   
  22.     p = glCreateProgram();  
  23.   
  24.     glAttachShader(p, v);  
  25.     glAttachShader(p, f);  
  26.   
  27.     glLinkProgram(p);  
  28.     glUseProgram(p);  
  29. }  
GLUT版的完整例子如下：

http://lighthouse3d.com/wptest/wp-content/uploads/2011/03/glutglsl_2.0.zip

完整例子中包含了shader代码及文本文件读入程序。

 

错误处理

调试shader是很困难的。目前还没有像printf这样的东西，虽然未来可能出现有调试功能的开发工具。

编译阶段的状态可以用如下函数获得：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glGetShaderiv(GLuint object, GLenum type, int *param);  
  2. 参数：  
  3. ·object – the handler to the object. Either a shader or a program  
  4. ·type – GL_COMPILE_STATUS.  
  5. ·param – the return value, GL_TRUE if OK, GL_FALSE otherwise.  
连接阶段的状态可以用如下函数获得：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glGetProgramiv(GLuint object, GLenum type, int *param);  
  2. 参数：  
  3. ·object – the handler to the object. Either a shader or a program  
  4. ·type – GL_LINK_STATUS.  
  5. ·param – the return value, GL_TRUE if OK, GL_FALSE otherwise.  
如果发生错误，就需要从InfoLog中找到更多的信息。这个日志保存了最后一次操作的信息，比如编译时的警告、错误，连接时发生的各种问题。这个日志甚至可以告诉你硬件是否支持你的shader。不幸的是InfoLog没有一个规范，所以不同的驱动/硬件可能产生不同的日志信息。

为了获得特定shader或程序的日志，可以使用如下程序：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glGetShaderInfoLog(GLuint object, int maxLen, int *len, char *log);  
  2. void glGetProgramInfoLog(GLuint object, int maxLen, int *len, char *log);  
  3. 参数：  
  4. ·object – the handler to the object. Either a shader or a program  
  5. ·maxLen – The maximum number of chars to retrieve from the InfoLog.  
  6. ·len – returns the actual length of the retrieved InfoLog.  
  7. ·log – The log itself.  
GLSL规范有必要在这里进行一些改进：你必须知道接收InfoLog的长度。为了找到这个准确的值，使用下面的函数：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glGetShaderiv(GLuint object, GLenum type, int *param);  
  2. void glGetProgramiv(GLuint object, GLenum type, int *param);  
  3. 参数：  
  4. ·object – the handler to the object. Either a shader or a program  
  5. ·type – GL_INFO_LOG_LENGTH.  
  6. ·param – the return value, the length of the InfoLog.  

下面的函数可以用来打印InfoLog的内容：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void printShaderInfoLog(GLuint obj)  
  2. {  
  3.     int infologLength = 0;  
  4.     int charsWritten  = 0;  
  5.     char *infoLog;  
  6.    
  7.     glGetShaderiv(obj, GL_INFO_LOG_LENGTH,&infologLength);  
  8.    
  9.     if (infologLength > 0)  
  10.     {  
  11.         infoLog = (char *)malloc(infologLength);  
  12.         glGetShaderInfoLog(obj, infologLength, &charsWritten, infoLog);  
  13.         printf("%s\n",infoLog);  
  14.         free(infoLog);  
  15.     }  
  16. }   
  17.   
  18. void printProgramInfoLog(GLuint obj)  
  19. {  
  20.     int infologLength = 0;  
  21.     int charsWritten  = 0;  
  22.     char *infoLog;  
  23.    
  24.     glGetProgramiv(obj, GL_INFO_LOG_LENGTH,&infologLength);  
  25.    
  26.     if (infologLength > 0)  
  27.     {  
  28.         infoLog = (char *)malloc(infologLength);  
  29.         glGetProgramInfoLog(obj, infologLength, &charsWritten, infoLog);  
  30.         printf("%s\n",infoLog);  
  31.         free(infoLog);  
  32.     }  
  33. }  

清理

前面的小节讲到了附加一个shader到一个程序中，这里的调用是将shader从程序中分离：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glDetachShader(GLuint program, GLuint shader);  
  2. 参数：  
  3. ·program – The program to detach from.  
  4. ·shader – The shader to detach.  
注意，只有没有附加到任何程序的shader可以被删除，删除shader和程序的调用如下：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void glDeleteShader(GLuint id);  
  2. void glDeleteProgram(GLuint id);  
  3. 参数：  
  4. ·id – The hanuler of the shader or program to delete.  

如果一个shader还附加在某个程序中，这个shader并不能真正删除，只能标记为删除。当这个shader从所有程序中分离之后，才会被最终删除。

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