OpenGL着色语言GLSL详解

"The OpenGL® Shading Language - 1.20 版本，由 John Kessenich、Dave Baldwin 和 Randi Rost 编写，详细介绍了 OpenGL 的着色语言GLSL，是3Dlabs, Inc. Ltd.的未公开信息，受版权保护，未经许可不得复制或使用。此文档不授予任何3Dlabs或第三方的知识产权许可，但OpenGL 2.0 API规范如果采用其内容，3Dlabs可能向Silicon Graphics, Inc. 授予免版税许可。" OpenGL着色语言（GLSL）是用于OpenGL图形库的一种高级着色语言，它允许程序员在GPU上编写计算密集型的图形代码，以实现更高效的渲染效果和更复杂的视觉效果。GLSL主要用于定义顶点着色器、片段着色器、几何着色器等，这些着色器在图形管线的不同阶段运行，执行光照计算、纹理映射、颜色混合等任务。 1. **着色器类型**： - **顶点着色器（Vertex Shader）**：处理输入的顶点数据，进行坐标变换、光照计算，输出最终屏幕空间坐标。 - **片段着色器（Fragment Shader）**：对像素进行操作，确定每个像素的颜色，包括纹理采样、深度测试等。 - **几何着色器（Geometry Shader）**：可创建、修改或删除输入的几何形状，生成新的几何输出。 2. **变量类型**： - 在GLSL中，有各种基本数据类型，如`float`、`vec2`、`vec3`、`vec4`（浮点数向量）、`int`、`bool`等，以及矩阵类型`mat2`到`mat4`。 - 也有纹理采样器类型，如`sampler2D`用于2D纹理，`samplerCube`用于立方体贴图。 3. **控制结构**： - GLSL支持`if`语句、`for`循环和`while`循环等控制流程，使着色器代码具有一定的逻辑性。 4. **函数和运算符**： - 内置数学函数，如三角函数、指数和对数函数、向量和矩阵运算等。 - 支持常规算术运算符，如加减乘除，以及比较和逻辑运算符。 5. **属性和 uniform 变量**： - 属性（attribute）变量是输入给着色器的数据，通常来自顶点数组，如顶点位置、颜色等。 - uniform 变量在整个程序中保持不变，通常用于存储全局状态，如投影矩阵、模型视图矩阵、光照参数等。 6. **布局限定符**： - 使用布局限定符（layout qualifier）可以指定着色器输入和输出的特定布局，以匹配GPU的硬件需求。 7. **版本和扩展**： - GLSL有多个版本，不同的版本支持不同的特性。例如，1.20版本是相对早期的一个版本，后续的版本增加了更多功能和优化。 - 扩展（extension）允许在不支持新版本的硬件上使用一些新特性。 8. **编译和链接错误**： - GLSL代码编译成着色器对象，然后链接到OpenGL程序中。编译和链接过程可能会遇到错误，需要正确处理这些错误以确保代码的正确执行。 GLSL的使用极大地增强了OpenGL的灵活性和性能，让开发者能够充分利用GPU的并行计算能力，创造出更具表现力的3D图形。通过学习GLSL，开发者可以深入理解现代图形渲染的原理，并创建出复杂的实时渲染应用。