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GLSL

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GLSL基本框架

GLSL - OpenGL Shading Language 也称作 GLslang,是一个以C语言为基础的高阶著色语言。它是由 OpenGL ARB 所建立,提供开发者对绘图管线更多的直接控制,而无需使用汇编语言或硬体规格语言。

背景

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随著近年来绘图卡的进步, 底层顶点(vertex)和片段(fragment)的渲染管线中加入更多更具弹性的新功能。 这个层次的可编程性由片段和顶点著色器实现。

最初这个功能是以汇编语言撰写著色器来达到,不直观而复杂。OpenGL ARB 建立了 OpenGL 著色语言,为 GPU 的程式设计提供更加直观的方法,同时维护了 OpenGL 一向的开放标准。

最初作为 OpenGL 1.4 的插件,后来由 OpenGL ARB英语OpenGL Architecture Review Board 在2004 OpenGL 2.0 核心中正式纳入,是自 1992 年 OpenGL 1.0 发布起第一个 OpenGL 的大改版。

使用 GLSL 有如下好处:

  • 具有跨平台的相容性,包括 MacintoshWindowsLinux 等作业系统。
  • 编写的著色器可以在所有支援 OpenGL 著色语言的绘图卡上使用。
  • 允许厂商为特定的绘图卡架构设计最佳化的代码。

详细资料

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资料类型

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OpenGL 著色语言规格定义了 22 个基本资料类型,有些用法与 C 相同,其它的是绘图处理器特有的。

  • void – 用于没有返回值的函式
  • bool – 条件类型,其值可以是真或假
  • int – 带负号整数
  • float – 浮点数
  • vec2 – 2 个浮点数组成的向量
  • vec3 – 3 个浮点数组成的向量
  • vec4 – 4 个浮点数组成的向量
  • bvec2 – 2 个布林组成的向量
  • bvec3 – 3 个布林组成的向量
  • bvec4 – 4 个布林组成的向量
  • ivec2 – 2 个整数组成的向量
  • ivec3 – 3 个整数组成的向量
  • ivec4 – 4 个整数组成的向量
  • mat2 – 浮点数的 2X2 矩阵
  • mat3 – 浮点数的 3X3 矩阵
  • mat4 – 浮点数的 4X4 矩阵
  • sampler1D – 用来存取一维纹理的句柄(handle)(或:操作,作名词解。)
  • sampler2D – 用来存取二维纹理的句柄
  • sampler3D – 用来存取三维纹理的句柄
  • samplerCube – 用来存取立方映射纹理的句柄
  • sampler1Dshadow – 用来存取一维深度纹理的句柄
  • sampler2Dshadow – 用来存取二维深度纹理的句柄

运算子

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OpenGL 著色语言提供类似于 C语言的运算子。给开发者编写著色器的灵活性。GLSL 包含了 C和C++运算子,除了位元运算子和指标以外。

函式和控制结构

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类似于 C语言,GLSL 支援回圈和分支,包括 if、else、if/else、for、do-while、break、continue 等。

支援使用者定义函式,且各种常用的函式也已内建。这也就让绘图卡制造商,能够在硬体层次上最佳化这些内建的函式。许多函式与 C 语言相同,如 exp() 以及 abs(),其它绘图编程特有的,如 smoothstep() 以及 texture2D()。

编译和执行

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GLSL 著色器不是独立的应用程式;其需要使用 OpenGL API 的应用程式。C、C++、C#、Delphi 和 Java 皆支援 OpenGL API,且支援 OpenGL 著色语言。

GLSL 著色器本身只是简单的字串集,这些字串集会传送到硬体厂商的驱动程式,并从程式内部的 OpenGL API 进入点编译。著色器可从程式内部或读入纯文字档来即时建立,但必须以字串形式传送到驱动程式。

用以编译、连结并传送参数到 GLSL 程式的 API 集,已在三个 OpenGL 扩展中规定,且即将成为 OpenGL 2.0页面存档备份,存于互联网档案馆) 核心的一部分。这些 API 可在以下扩展中找到:

GLSL 顶点著色器的简单范例

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

GLSL 片断著色器的简单范例

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

工具

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GLSL 著色器可以事先建立和测试,现有以下 GLSL 开发工具:

  • RenderMonkey页面存档备份,存于互联网档案馆) - 这个软体是由 ATI 制作的,提供界面用以建立、编译和除错 GLSL 著色器,和 DirectX 著色器一样。仅能在 Windows 平台上执行。
  • 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编译,但不能除错。它是 cocoa 应用程式,仅能在 Mac OS X 上执行。
  • Lumina页面存档备份,存于互联网档案馆) - Lumina 是新的 GLSL 开发工具。其使用 QT 界面,可以跨平台。

参考文献

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外部链接

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参见

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