[Qt和GLSL的笔记4] GLSL基本语法和数据类型

来源：互联网发布：c语言计算闰年switch 编辑：程序博客网时间：2024/06/08 08:51

时间：2017年4月21日（大三下学期）

作者：RyuZhihao123 （Northwest A&F University,985/211）

Qt和GLSL开发4 - GLSL基本语法和数据类型

写在前面：

虽然说这一部分是GLSL中比较常见的内容。但是在下面的文章里，我有添加一些关于Qt中如何使用的方法和小例子，比如如何使用Qt设置uniform变量的值等等。在其他平台上使用过GLSL的可能会看起来比较简单，只需要关心在Qt中相应的使用方法就好。

这个是在下文中使用到的Qt代码的下载链接：

http://download.csdn.net/detail/mahabharata_/9822537

一、数据类型

1. GLSL的基本数据类型：

float、int、bool等等，和C语言类似。

2. GLSL的向量vec：

vec2、vec3、vec4：长度为2，3，4的float向量。

bvec2、bvec3、bvec4：长度为2，3，4的bool向量。

ivec2、ivec3、ivec4：长度为2，3，4的int向量。

注：长度为4的vec4，可能有不同的含义。它可能表示坐标（x、y、z、w），也可以是颜色（r、g、b、a），还可以是纹理坐标（s、t、p、q）。这个时候，我们可以使用不同的成员来访问其值，也就是说我们允许下面的代码：

vec4 a = vec4(1,2,3,4);a.x = 2; a.y = 1; a.z = 2; a.w = 3;  // 代表坐标a.r = 2; a.g = 1; a.b = 2; a.a = 3;  // 代表颜色a.s = 3; a.t = 1; a.p = 2; a.q = 3;  // 代表纹理

3. GLSL的矩阵mat：

mat2： 2x2的float矩阵

mat3：3x3的float矩阵

mat4：4x4的float矩阵

4. GLSL的纹理采样器sampler：

sampler1D - 一维纹理

sampler2D - 二维纹理

此外，还有sampler3D、samplerCube、sampler1DShadow、sampler2DShadow等。

5. GLSL允许声明、访问数组。但是不能边声明边初始化。

6. GLSL允许定义结构体：

struct point{    vec3 pos;    vec3 dir;};

二、变量

1. 对于基本数据类型的变量，使用和C语言一样。

2. 对于向量和矩阵类型的赋值和初始化，也和C语言差不多。

3. [特殊] GLSL提供的使用的选择子（selector），可以简化我们的操作并让代码更简洁。例如：

vec4 a = vec4(1,2,3,4);vec2 av2 = a.xy;  // 仅仅获取a的xy信息vec3 ac3 = a.rbb; // 仅仅获取a的rbb信息。

三、变量修饰符（所有变量均不可以跨shader访问）

总共四种：const、varying、uniform、attribute。

1. const：

声明一个常量。

2. varying：

用于从顶点shader向片段shader传递信息。在顶点着色器中声明并可写可读，在片段着色器中可读不可写（这个可以参考我前面给的例子~~）。

3. uniform：

用于从OpenGL主程序向shader传递信息。在两个shader中只读。

在Qt中：通过QGLShaderProgram::setUniformValue()函数指定。

Qt函数：QGLShaderProgram::setUniformValue(char* name, Type value);

第一个参数为一个字符串，其值为shader中的uniform变量的名字。表示是哪个uniform变量。

第二个参数为一个具体的值，含义是该uniform变量的值被设置为value。

[Uniform - 穿插的一个例子] 一个颜色不断变化的小球：

代码链接：http://download.csdn.net/detail/mahabharata_/9822537

其中，片段着色器代码为：

varying vec4 v_position;varying float v_cosin;uniform float time;  // 从 OpenGL主程序获取的值。当前时间。void main(void){    // 预设的颜色（随时间变化）    float r = 1.0*cos(time)*cos(time);    float g = 1.0*sin(time);    float b = 1.0*cos(time)*sin(time);    // glFragColor表示该片段的最终颜色。    gl_FragColor = vec4(v_cosin * r, v_cosin * g, v_cosin * b, 1.0f);}

相应的在opengl主程序的时间槽函数中不断修改（uniform）time的值：

void Widget::slot_time(){    program.setUniformValue("time",elapsed);  // 修改(uniform float) time变量;    elapsed+=0.03;    updateGL();}

4. attribute：

用于从OpenGL主程序向shader传递信息。仅是只能在vertex shader中使用的可读不可写变量。（不能再fragment shader中声明attribute变量，也不能使用）

在Qt中，通过QGLShaderProgram::setAttributeValue()使用。用法和前面的uniform类似。

说明：uniform和attribute变量：

1. 其实两者除了attribute在片段着色器中不可用以外，本质上没有什么太大区别。

2. 但是习惯上，用attribute表示顶点的顶点坐标、纹理坐标、顶点颜色。其他信息如参数、材质、变换矩阵等等大多用unifrom表示。

例如：

uniform mat4 u_matViewProjection;  // 矩阵uniform float time;                // 参数attribute vec4 a_position;         // 顶点坐标attribute vec2 a_texCoord0;        // 纹理坐标varying vec2 v_texCoord;  // 传递给片段着色器的纹理坐标void main(void){    gl_Position = u_matViewProjection * a_position;    v_texCoord = a_texCoord0;}

四、內建变量和函数（build-in variables and functions）

1. 內建变量（需要从opengl主程序通过特定函数传入）：

attribute vec4 gl_Vertex; // 由glVertex()指定的顶点坐标（未进行投影、模型视图变换）

attribute vec4 gl_Color; // 由glColor()指定的顶点颜色

attribute vec4 glSecondaryColor; // 顶点的辅助颜色

attribute vec3 gl_Normal; // 由glNormal()指定的顶点法向量

attribute vec4 gl_MultiTexCoord[0-N]; // 顶点纹理坐标（N = gl_MaxTextureCoords）

attribute float gl_FogCoord; // 顶点的雾坐标（深度）

注意，在Qt中，我们可以使用QGLShaderProgram::setAttributeValue()为自定义的attribute变量传值。

uniform mat4 gl_ModelViewMatrix; // 模型视图矩阵（model-view matrix）

--- 通过gluLookAt()及glTranslate()等模型视图矩阵变换的当前状态决定。

uniform mat4 gl_ProjectMatrix; // 投影矩阵（project matrix）

--- 通过gluPerspective()等函数决定

uniform mat4 gl_ModelViewProjectionMatrix; // 模型视图-投影矩阵

uniform mat3 gl_NormalMatrix; // 法向量变换到视空间的矩阵

uniform float gl_NormalScale; // 普通缩放因子

当然，在Qt中，我们也可以拥有QGLShaderProgram::setUniform()为自定义的uniform变量传值。

说明：

1. 这里仅仅列出了一部分GLSL的内置变量，其他内置变量可以再Google或者下面的博客中找到：

http://blog.csdn.net/dancing_night/article/details/50897510

2. 关于GLSL的內建函数，可以再下面的链接中获取到相关内容：

http://blog.csdn.net/hgl868/article/details/7876257

3. 如何在顶点着色器中获取经过变换后的顶点、法向量（常用写法）：

varying vec4 v_normal;   // 变换后的法向量varying vec4 v_position; // 变换后的坐标void main(void){    // 顶点着色器的唯一输出：gl_Position;    gl_Position = gl_ProjectionMatrix*gl_ModelViewMatrix*gl_Vertex;    v_position = gl_Position;    v_normal = gl_NormalMatrix*gl_Normal; }

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