GLSL

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GLSL - OpenGL Shading Language 也稱作 GLslang,是一個以C語言為基礎的高階著色語言。它是由 OpenGL ARB 所建立,提供開發者對繪圖管線更多的直接控制,而無需使用汇编语言或硬體規格語言。

背景[编辑]

隨著近年來繪圖卡的進步, 已在渲染管線中的頂點(vertex)和片斷(fragment)層次中,加入更具彈性的新功能。 達到在這個層次中,使用片斷和頂點著色器的可編程性。

最初這個功能是以組合語言撰寫著色器來達到的。組合語言對開發者的使用是不直觀而複雜的。OpenGL ARB 建立了 OpenGL 著色語言,為 GPU 的程式設計提供更加直觀的方法,當維護開放標準的時候,就有助於帶動 OpenGL 的歷史。

最初 OpenGL 1.5 是以擴充形式引入,後來 OpenGL ARBOpenGL 2.0 核心中正式納入 GLSL。自 1992 年建立的OpenGL 1.0 起,OpenGL 2.0 是第一個 OpenGL 的大修改版。

使用 GLSL 有如下好處:

  • 具有跨平台的相容性,包括 MacintoshWindowsLinux 等作業系統。
  • 所有支援 OpenGL 著色語言的繪圖卡,都可以用來編寫著色器。
  • 允許廠商為特定的繪圖卡產生最佳化的代碼。

詳細資料[编辑]

資料類型[编辑]

OpenGL 著色語言規格定義了 22 個基本資料類型,有些用法與 C 相同,其它的是繪圖處理器特有的。

  • void – 用於沒有返回值的函式
  • bool – 條件類型,其值可以是真或假
  • int – 帶負號整數
  • float – 浮點數
  • vec2 – 2 個浮點數組成的向量
  • vec3 – 3 個浮點數組成的向量
  • vec4 – 4 個浮點數組成的向量
  • bvec2 – 2 個布林組成的向量
  • bvec3 – 3 個布林組成的向量
  • bvec4 – 4 個布林組成的向量
  • ivec2 – 2 個整數組成的向量
  • ivec3 – 3 個整數組成的向量
  • ivec4 – 4 個整數組成的向量
  • mat2 – 浮點數的 2X2 矩陣
  • mat3 – 浮點數的 3X3 矩陣
  • mat4 – 浮點數的 4X4 矩陣
  • sampler1D – 用來存取一維紋理的句柄(handle)(或:操作,作名詞解。)
  • sampler2D – 用來存取二維紋理的句柄
  • sampler3D – 用來存取三維紋理的句柄
  • samplerCube – 用來存取立方映射紋理的句柄
  • sampler1Dshadow – 用來存取一維深度紋理的句柄
  • sampler2Dshadow – 用來存取二維深度紋理的句柄

運算子[编辑]

OpenGL 著色語言提供類似於 C語言的運算子。給開發者編寫著色器的靈活性。GLSL 包含了 C和C++運算子,除了位元運算子和指標以外。

函式和控制結構[编辑]

類似於 C語言,GLSL 支援迴圈和分支,包括 if、else、if/else、for、do-while、break、continue 等。

支援使用者定義函式,且各種常用的函式也已內建。這也就讓繪圖卡製造商,能夠在硬體層次上最佳化這些內建的函式。許多函式與 C 語言相同,如 exp() 以及 abs(),其它繪圖編程特有的,如 smoothstep() 以及 texture2D()。

編譯和執行[编辑]

GLSL 著色器不是獨立的應用程式;其需要使用 OpenGL API 的應用程式。C、C++、C#、Delphi 和 Java 皆支援 OpenGL API,且支援 OpenGL 著色語言。

GLSL 著色器本身只是簡單的字串集,這些字串集會傳送到硬體廠商的驅動程式,並從程式內部的 OpenGL API 進入點編譯。著色器可從程式內部或讀入純文字檔來即時建立,但必須以字串形式傳送到驅動程式。

用以編譯、連結並傳送參數到 GLSL 程式的 API 集,已在三個 OpenGL 擴展中規定,且即將成為 OpenGL 2.0 核心的一部分。這些 API 可在以下擴展中找到:

GLSL 頂點著色器的簡單範例[编辑]

void main(void)
{
    gl_Position = ftransform();
}

GLSL 片斷著色器的簡單範例[编辑]

void main(void)
{
    gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}

工具[编辑]

GLSL 著色器可以事先建立和測試,現有以下 GLSL 開發工具:

  • RenderMonkey - 這個軟體是由 ATI 製作的,提供界面用以建立、編譯和除錯 GLSL 著色器,和 DirectX 著色器一樣。僅能在 Windows 平台上執行。
  • GLSLEditorSample - 在 Mac OS X 上,它是目前唯一可用的程式,其提供著色器的建立和編譯,但不能除錯。它是 cocoa 應用程式,僅能在 Mac OS X 上執行。
  • Lumina - Lumina 是新的 GLSL 開發工具。其使用 QT 界面,可以跨平台。

參考文獻[编辑]

參閱[编辑]

外部連結[编辑]