GLSL语言基础
来源:互联网 发布:淘宝保证金别骗怎么办 编辑:程序博客网 时间:2024/04/28 12:05
转自:
小楼一夜听春雨、http://www.kankanews.com/ICkengine/archives/120870.shtml
变量
GLSL的变量命名方式与C语言类似。变量的名称可以使用字母,数字以及下划线,但变量名不能以数字开头,还有变量名不能以gl_作为前缀,这个是GLSL保留的前缀,用于GLSL的内部变量。当然还有一些GLSL保留的名称是不能够作为变量的名称的。
基本类型
除了布尔型,整型,浮点型基本类型外,GLSL还引入了一些在着色器中经常用到的类型作为基本类型。这些基本类型都可以作为结构体内部的类型。如下表:结构体
结构体可以组合基本类型和数组来形成用户自定义的类型。在定义一个结构体的同时,你可以定义一个结构体实例。
struct surface { float indexOfRefraction; vec3 color;float turbulence;} mySurface;
或者后面再定义。
surface secondeSurface;
你可以通过=为结构体赋值,或者使用 ==,!=来判断两个结构体是否相等。
mySurface = secondSurface;mySurface == secondSurface;
只有结构体中的每个成分都相等,那么这两个结构体才是相等的。访问结构体的内部成员使用. 来访问。
vec3 color = mySurface.color + secondSurface.color;
结构体至少包含一个成员。固定大小的数组也可以被包含在结构体中。GLSL的结构体不支持嵌套定义。只有预先声明的结构体可以嵌套其中。
struct myStruct {vec3 points[3]; //固定大小的数组是合法的surface surf; //可以,之前已经定义了struct velocity { //不合法float speed; vec3 direction; } velo; subSurface sub; //不合法,没有预先声明};struct subSurface { int id;};
数组
GLSL中只可以使用一维的数组。数组的类型可以是一切基本类型或者结构体。下面的几种数组声明是合法的:
surface mySurfaces[];vec4 lightPositions[8];vec4 lightPos[] = lightPositions;const int numSurfaces = 5;surface myFiveSurfaces[numSurfaces];float[5] values;
指定显示大小的数组可以作为函数的参数或者使返回值,也可以作为结构体的成员.数组类型内建了一个length()函数,可以返回数组的长度。
lightPositions.length() //返回数组的大小 8
最后,你不能定义数组的数组。
修饰符
变量的声明可以使用如下的修饰符。
内置变量
内置变量可以与固定函数功能进行交互。在使用前不需要声明。
顶点着色器可用的内置变量如下表:
片段着色器的内置变量如下表:
表达式
操作符
GLSL语言的操作符与C语言相似。如下表(操作符的优先级从高到低排列)像 求地址的& 和 解引用的 * 操作符不再GLSL中出现,因为GLSL不能直接操作地址。类型转换操作也是不允许的。 位操作符(&,|,^,~, <<, >> ,&=, |=, ^=, <<=, >>=)是GLSL保留的操作符,将来可能会被使用。还有求模操作(%,%=)也是保留的。
数组访问
数组的下标从0开始。合理的范围是[0, size - 1]。跟C语言一样。如果数组访问越界了,那行为是未定义的。如果着色器的编译器在编译时知道数组访问越界了,就会提示编译失败。
vec4 myColor, ambient, diffuse[6], specular[6];myColor = ambient + diffuse[4] + specular[4];
构造函数
构造函数可以用于初始化包含多个成员的变量,包括数组和结构体。构造函数也可以用在表达式中。调用方式如下:
vec3 myNormal = vec3(1.0, 1.0, 1.0);greenTint = myColor + vec3(0.0, 1.0, 0.0);ivec4 myColor = ivec4(255);
还可以使用混合标量和向量的方式来构造,只要你的元素足以填满该向量。
vec4 color = vec4(1.0, vec2(0.0, 1.0), 1.0);vec3 v = vec3(1.0, 10.0, 1.0);vec3 v1 = vec3(v);vec2 fv = vec2(5.0, 6.0);float f = float(fv); //用x值2.5构造,y值被舍弃
对于矩阵,OpenGL中矩阵是列主顺序的。如果只传了一个值,则会构造成对角矩阵,其余的元素为0.
mat3 m3 = mat3(1.0);
构造出来的矩阵式:
1.0 0.0 0.0
0.0 1.0 0.0
0.0 0.0 1.0
mat2 matrix1 = mat2(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);mat2 matrix2 = mat2(vec2(1.0, 0.0), vec2(0.0, 1.0));mat2 matrix3 = mat2(1.0); mat2 matrix4 = mat2(mat4(2.0)); //会取 4×4矩阵左上角的2×2矩阵。
构造函数可以用于标量数据类型的转换。GLSL不支持隐式或显示的转换,只能通过构造函数来转。其中int 转为float值是一样的。float转为int 则小数部分被丢弃。int或float转为bool,0和0.0转为false,其余的值转为true. bool 转为int或float,false值转为0和0.0,true转为1和1.0.
float f = 1.7;int I = int(f); // I = 1
数组的初始化
可以在构造函数中传入值来初始化数组中对应的每一个值。
ivec2 position[3] = ivec2[3]((0,0), (1,1), (2,2));ivec2 pos2[3] = ivec2[]((3,3), (2,1), (3,1));
构造函数也可以对结构体进行初始化。其中顺序和类型要一一对应。
struct surface { int index; vec3 color; float rotate;};surface mySurface = surface(3, vec3(red, green, blue), 0.5);
成分选择
向量中单独的成分可以通过{x,y,z,w},{r,g,b,a}或者{s,t,p,q}的记法来表示。这些不同的记法用于顶点,颜色,纹理坐标。在成分选择中,你不可以混合使用这些记法。其中{s,t,p,q}中的p替换了纹理的r坐标,因为与颜色r重复了。下面是用法举例:
vec3 myVec = {0.5, 0.35, 0.7};float r = myVec.r;float myYz = myVec.yz;float myQ = myVec.q;//出错,数组越界访问,q代表第四个元素float myRY = myVec.ry; //不合法
混合使用记法
较特殊的使用方式,你可以重复向量中的元素,或者颠倒其顺序。如:vec3 yxz = myVec.yxz; //调换顺序vec4 mySSTT = myVec.sstt; //重复其中的值
在赋值时,也可以选择你想要的顺序,但是不能重复其中的成分。
vec4 myColor = {0.0, 1.0, 2.0, 1.0};myColor.x = -1.0;myColor.yz = vec2(3.0, 5.0);myColor.wx = vec2(1.0, 3.0);myColor.zz = vec2(2.0, 3.0); //不合法
float myY = myVec[1];
在矩阵中,可以通过一维的下标来获得该列的向量(OpenGL的矩阵是列主顺序的)。二维的小标来获得向量中的元素。
mat3 myMat = mat3(1.0);vec3 myVec = myMat[0]; //获得第一列向量 1.0, 0.0, 0.0float f = myMat[0][0]; // 第一列的第一个向量
控制流
循环
与C和C++相似,GLSL语言也提供了for, while, do/while的循环方式。使用continue跳入下一次循环,break结束循环。
for (l = 0; l < numLights; l++){ if(!lightExists[l]) continue; color += light[l];}while (i < num){ sum += color[i]; i++;}do{ color += light[lightNum]; lightNum--;}while (lightNum > 0)
if/else
color = unlitColor;if (numLights > 0){ color = litColor;}else{ color = unlitColor;}
discard
片段着色器中有一种特殊的控制流成为discard。使用discard会退出片段着色器,不执行后面的片段着色操作。片段也不会写入帧缓冲区。
if (color.a < 0.9)discard;
函数
在每个shader中必须有一个main函数。main函数中的void参数是可选的,但返回值是void是必须的。
void main(void){...}
GLSL中的函数,必须是在全局范围定义和声明的。不能在函数定义中声明或定义函数。函数必须有返回类型,参数是可选的。参数的修饰符(in, out, inout, const等)是可选的。
//函数声明bool isAnyNegative(const vec4 v);//函数调用void main(void){ bool isNegative = isAnyNegative(gl_Color); ...}//定义bool isAnyNegative(const vec4 v){ if (v.x < 0.0 || v.y < 0.0 || v.z < 0.0 || v.w < 0.0) return true; else return false;}
结构体和数组也可以作为函数的参数。如果是数组作为函数的参数,则必须制定其大小。在调用传参时,只传数组名就可以了。
vec4 sumVectors(int sumSize, vec4 v[10]);void main(){ vec4 myColors[10]; ... vec4 sumColor = sumVectors(5, myColors);}vec4 sumVectors(int sumSize, vec4 v[10]){ int i = 0; vec4 sum = vec4(0.0); for(; i < sumSize; ++i) { sum += v[i]; } return sum;}
float sum(float a, float b){ return a + b;}vec3 sum(vec3 v1, vec3 v2){ return v1 + v2;}
GLSL中函数递归是不被允许的。其行为是未定义的。
GLSL中提供了许多内建的函数,来方便我们的使用。
可以在官方手册中查找相关的函数
GLSL指南
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