11. GLSL(OpenGL Shader Language)常用知识点汇总

1. 说明：

在使用OPenGL进行三维模型渲染时，需要使用到两个着色器对模型进行位置设置和颜色设置，分别为顶点着色器和片段着色器，这两个着色器是使用 GLSL 语法进行编写的。这篇文章总结了一些GLSL中的一些基本语法知识。

2. 基本知识点：

2.1 主函数：

在每一个 shader 文件中，必须有一个main函数，也是入口函数，类似于C语言。

void main()	//也可写成 void main(void)
{...
}

2.2 基本类型：

void,bool,int,float,
bvec2,bvec3,bvec4,// bvec(n)包含n个布尔成分的向量
ivec2,ivec3,ivec4,// ivec(n)包含n个整型成分的向量
mat2(mat2x2),mat3(mat3x3),
mat4x4,mat2x3,mat2x4,mat3x2,
mat3x4,mat4x2,mat4x3, // mat(axb)a行b列的浮点矩阵
sampler1D,sampler2D,sampler3D, // n维纹理采样器
samplerCube //cube map纹理句柄
sampler1DShadow //一维深度纹理句柄
sampler2DShadow // 二维深度纹理句柄

2.3 修饰符：

in			//用在函数的参数中，表示这个参数是输入的
out			//用在函数参数中，表示这个参数是输出的
uniform		//一致变量，在编译时期由着色器在外部初始化，在顶点和片段着色器之间是共享的(一般我们使用uniform变量来放置外部程序传递来的环境数据(如点光源位置,模型的变换矩阵等等))const	//常量值必须在声明时初始化
attribute	//只读的顶点数据，用于顶点着色器中(一般attribute变量用来放置程序传递来的模型顶点,法线,颜色,纹理等数据)
varying		//顶点着色器的输出类型，也是片段着色器的输入数据(主要负责在vertex 和 fragment 之间传递变量)
inout		//用在函数参数中，表示这个参数既是输入又是输出

2.4 内置变量：

内置变量是不需要提前声明的，可以在函数内部直接使用，是GLSL内部规定好的变量

2.4.1 顶点着色器内置变量

gl_Position  vec4  //输出属性-顶点坐标，所有的顶点着色器都要写这个值
gl_TexCoord[]	vec4	//纹理坐标的数组varying输出gl_Color     vec4  //输入属性--顶点的主颜色
gl_SecondaryColor  vec4  //输入属性--顶点的辅助颜色
gl_Normal    vec3  //输入属性--顶点的法线值
gl_Vertex	 vec4  //输入属性--物体空间的顶点位置
gl_MultiTexCoordn  vec4  //输入属性--顶点的第n个纹理坐标
gl_FogCoord  float  //输入属性--顶点的雾坐标
gl_ClipVertex	vec4	//输出坐标，用于用户裁剪平面的裁剪
gl_PointSize	float	//点的大小
gl_FrontColor	vec4	//正面的主颜色的varying输出
gl_BackColor	vec4	//背面主颜色的varying输出
gl_FrontSecondaryColor	vec4	//正面的辅助颜色的varying输出
gl_BackSecondaryColor	vec4	//背面的辅助颜色的varying输出
gl_FogFragCoord	float	//雾坐标的varying输出

2.4.2 片段着色器内置变量

gl_FragColor	vec4	//输出的颜色用于随后的像素操作
gl_TexCoord[]	vec4	//包含纹理坐标数组的插值--只读输入gl_Color	vec4	//包含主颜色的插值--只读输入
gl_SecondaryColor	vec4	//包含辅助颜色的插值--只读输入
gl_FogFragCoord	float	//包含雾坐标的插值--只读输入
gl_FragCoord	vec4	//只读输入--窗口的x,y,z和1/w
gl_FrontFacing	bool	//只读输入--如果是窗口正面图元的一部分，则这个值为true
gl_PointCoord	vec2	//点精灵的二维空间坐标范围在(0.0, 0.0)到(1.0, 1.0)之间，仅用于点图元和点精灵开启的情况下。
gl_FragData[]	vec4	//使用glDrawBuffers输出的数据数组。不能与gl_FragColor结合使用。
gl_FragDepth	float	//输出的深度用于随后的像素操作，如果这个值没有被写，则使用固定功能管线的深度值代替

2.5 语句控制：

循环控制语句包含：for循环，while循环，do/while循环，continue / break。
条件控制：if / else 结构
discard 语句：
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;	//后面的代码不会再执行

2.6 函数解释：

2.6.1 纹理查询函数：

纹理查询的最终目的是从sampler中提取指定坐标的颜色信息

//以下函数只在vertex shader中可用:
vec4 texture2DLod(sampler2D sampler, vec2 coord, float lod);
vec4 texture2DProjLod(sampler2D sampler, vec3 coord, float lod);
vec4 texture2DProjLod(sampler2D sampler, vec4 coord, float lod);
vec4 textureCubeLod(samplerCube sampler, vec3 coord, float lod);
//以下函数只在fragment shader中可用:
vec4 texture2D(sampler2D sampler, vec2 coord, float bias);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec3 coord, float bias);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec4 coord, float bias);
vec4 textureCube(samplerCube sampler, vec3 coord, float bias);
//在 vertex shader 与 fragment shader 中都可用:
vec4 texture2D(sampler2D sampler, vec2 coord);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec3 coord);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec4 coord);
vec4 textureCube(samplerCube sampler, vec3 coord);// 解释：texture2D（sampler2D sampler,vec2 coord）使用纹理坐标coord在当前绑定到采样器sampler的2D纹理中进行纹理查找

2.7 数据精度：

在变量前面加上 highp mediump lowp 即可完成对该变量的精度声明

lowp float color;
varying mediump vec2 Coord;
lowp ivec2 foo(lowp mat3);
highp mat4 m;

参考：GLSL中文手册
参考：GLSL语法基础

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