OpenGL Shader笔记

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shader在GPU的多核中并行执行，vertex shader每个图元顶点执行一次，fragment shader每个图元像素执行一次

Shader的语法

OpenGL Shading Language是C的子集，稍有扩展

Storage Qualifier

  • attribute: vertex shader的输入，gles =(per-vertex data)=> vertex shader
  • varying: vertex shader的输出、被插值后变成fragment shader的输入，vertex shader =(per-vrtex data)=…=(interpolated data)=> fragment shader
    Only those varying variables statically used (i.e. read) in the fragment shader must be declared in the vertex shader; declaring superfluous varying variables in the vertex shader is permissible.
  • uniform: vertex shader和fragment shader的输入，global shared readonly data
  • const: local variables & function parameters can only use const storage qualifier
  • <none, default>: function return types & structure fields do not use storage qualifiers

Parameter Qualifier

  • <none, default>/in、out、inout

Precision Qualifier

  • highp: ~float32、mediump: ~float16、lowp: ~int10

  • precision precision-qualifier type; // 指定某类型的默认precision

    fragment shader中没有自动声明默认precision，vertex shader中自动声明了默认precision

Build-in Varible

特定于vertex shader的输出变量：

high         vec4 gl_Position; // should be written to
medium float gl_PointSize;     // may be written to

特定于fragment shader的变量：

medium vec4 gl_FragColor;    // 用gl_FragColor，gl_FragData[0]因兼容性原因还存在
mediup vec4 gl_FragCoord;    // 由vertex shader插值生成的(x,y,z,1/w)，readonly
       bool gl_FrontFacing;  // 某surface是否是正面，readonly
medium vec2 gl_PointCoord;   // 只当本fragment位于某点(a point primitive)内时有效，
                             // (x,y)表示本fragment在该点内的相对位置，x,y在[0,1]间，readonly

Build-in Function

三角函数、指数对数、常用函数

  • dot: vector dot product, cross: vector dot product
  • *: vector component-wise multiply || matrix linear algebraic matrix multiply
  • matrixCompMult: matrix component-wise multiplication

Misc

  • mat2、mat3、mat4: column major matrix，先列后行

Shader的用法

  1. 编译glProgram：将vertex shader和fragment shader编译、链接得到glProgram
  2. 传入数据：获得shader中变量的location，向这个location传入数据
  3. 画图：glDrawArrays或glDrawElements

2.1 传入uniform数据

  1. glGetUniformLocation拿到location
  2. glUniform/glUniformMatrix向location传入数据

2.2 传入attribute数据

  1. glGetAttribLocation拿到location，或者在glProgram链接之前已经glBindAttribLocation设置过location，然后glEnableVertexAttribArray激活这个location
  2. glVertexAttribPointer向location传入数据在某结构中的偏移

若传入的数据量较大，可使用FBO(Frame Buffer Object)。这样就把数据拷到GPU，每次draw时从GPU取数据，避免每次draw时从CPU=>GPU的数据拷贝。

  • 使用FBO+glDrawArrays时第2步要改成：
    1. 准备数据：用glBufferData给GL_ARRAY_BUFFER填上数据，GL_ARRAY_BUFFER已用glBindBuffer绑定到某个buffer(GLuint)
    2. glVertexAttribPointer向location数据在GL_ARRAY_BUFFER中的偏移，GL_ARRAY_BUFFER已用glBindBuffer绑定到数据buffer

若用glDrawElements画图，还需传入顶点索引，要将上述GL_ARRAY_BUFFER换成GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER

2.3 传texture时需要传texture data和texture coord

  • 传texture data这一uniform(sample2D类型)：
    1. glGetUniformLocation拿到location
    2. 准备数据：用glTexImage2D给GL_TEXTURE_2D填上数据。GL_TEXTURE_2D已glActiveTexture激活某个索引值（默认是0，GL_TEXTURE0），并glBindTexture绑定某个buffer(GLuint)到该索引值，且设置好texture params。
    3. glUniform向location传入GL_TEXTURE_2D某个buffer的索引值（默认传0）。GL_TEXTURE_2D需glActiveTexture激活该索引值（默认是0，GL_TEXTURE0），并glBindTexture绑定某个buffer(GLuint)到该索引值。
  • 传texture coord这一attribute：同attribute用法

References

  1. Khronos的《OpenGL ES Shading Language》