OpenGL学习笔记（五）—— 着色器

GLSL

着色器是运行在 GPU 的小程序，用于渲染管线的特定阶段工作。着色器是使用 GLSL 语言编写的，其格式大致如下：

#version 版本号

in 数据类型 变量名;
in 数据类型 变量名;

out 数据类型 变量名;

uniform 数据类型 变量名;

void main() 
{
	// 处理过程
	 输出变量 = 处理结果；
}

其中：#version 用于指定使用的 OpenGL 对应的版本号；in 类型是用于输入的数据（也就是上一阶段的输出数据）；out 类型是用于输出的数据（也就是下一阶段的输入数据）；uniform 是全局数据类型，其作用是用于在 CPU 配置 GPU 的数据。

数据类型

GLSL 中包含默认基础数据类型：int、float、double、uint 和 bool；以及两种容器类型： 向量(Vector) 和 矩阵(Matrix)。

向量

GLSL 中的向量是一个可以包含有 1、2、3 或者 4 个分量的容器；分量的类型是默认基础类型的任意一个；如下（ n 代表分量的数量）：

类型	含义
vecn	包含 n 个 float 分量的默认向量
bvecn	包含 n 个 bool 分量的向量
ivecn	包含 n 个 int 分量的向量
uvecn	包含 n 个 unsigned int 分量的向量
dvecn	包含 n 个 double 分量的向量

Uniform

Uniform 是一种从 CPU 中的应用向 GPU 中的着色器发送数据的方式，且是全局唯一的。
使用方式：

1. 获取 Uniform 变量在着色器程序中的位置（顶点着色器和片段着色器链接的着色器程序）。
2. 通过 glUniform* 函数对其进行赋值。

创建着色器相关 API 简介。

glCreateShader

1. 函数原型：GLuint glCreateShader(GLenum shaderType);
2. 功能：创建一个空的着色器对象，并且返回一个引用的 ID；如果创建失败，则返回 0。
3. 参数说明：
   • shaderType：指定着色器类型
     • GL_COMPUTE_SHADER
     • GL_VERTEX_SHADER
     • GL_TESS_CONTROL_SHADER
     • GL_TESS_EVALUATION_SHADER
     • GL_GEOMETRY_SHADER
     • GL_FRAGMENT_SHADER

glShaderSource

1. 函数原型：void glShaderSource(GLuint shader, GLsizei count, const GLchar** string, const GLint *length);

2. 功能：用于设置创建着色器的 GLSL 源码以供着色器编译使用。

3. 参数说明：

   • shader：指定设置GLSL源码的着色器对象引用 ID。
   • count：指定GLSL源码字符串数组的元素个数(渲染的子元素)。
   • string：指定GLSL源码字符串数组指针。
   • length：指定GLSL源码字符串数组的长度。（设置为NULL则由系统计算。）

4. 使用举例：

   glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
   glCompileShader(vertexShader);

glCompileShader

1. 函数原型：void glCompileShader(GLuint shader);
2. 功能：依据添加的GLSL源码进行编译着色器。
3. 参数说明：
   • shader：指定编译GLSL源码的着色器对象引用 ID。

glGetShaderiv

1. 函数原型：void glGetShaderiv(GLuint shader, GLenum pname, GLint *params);

2. 功能：查询着色器的相关编译信息。

3. 参数说明：

   • shader：指定获取编译日志信息的着色器对象引用 ID。
   • pname：指定查询的日志信息类型。
     • GL_SHADER_TYPE
     • GL_DELETE_STATUS
     • GL_COMPILE_STATUS
     • GL_INFO_LOG_LENGTH
     • GL_SHADER_SOURCE_LENGTH
   • params：返回请求的对象参数，是否成功。

4. 使用举例：

   GLint isSuccess;
   glGetShaderif(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &isSuccess);

glGetShaderInfoLog

1. 函数原型：void glGetShaderInfoLog(GLuint shader, GLsizei maxLength, GLsizei *length, GLchar *infoLog);

2. 功能：获取着色器对象的相关信息。

3. 参数说明：

   • shader：指定获取日志信息的着色器对象引用 ID。
   • maxLength：指定存储日志信息的缓冲最大长度。
   • length：返回日志信息的长度。
   • infoLog：指定用于接收日志信息的字符数组指针。

4. 使用举例：

   GLchar infoLog[512];
   glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);

glCreateProgram

1. 函数原型：GLuint glCreateProgram();
2. 功能：创建一个着色器程序对象，并且返回一个引用的 ID；如果创建失败，则返回 0。

glAttachShader

1. 函数原型：void glAttachShader(GLuint program, GLuint shader);
2. 功能：添加已编译的着色器对象到着色器程序对象中。（可以添加任意数量的不同类型的着色器对象。）
3. 参数说明：
   • program：指定目标着色器程序对象引用 ID。
   • shader：指定源着色器对象引用 ID。

glLinkProgram

1. 函数原型：void glLinkProgram(GLuint program);
2. 功能：链接所有已添加的着色器对象。（在链接时，每一个的输出都会对应于每一个着色器的输入，如果不符合时将会链接失败。）
3. 参数说明：
   • program：指定需要链接的着色器程序对象引用 ID。

glGetProgramiv

1. 函数原型：void glGetProgramiv(GLuint program, GLenum pname, GLint *param);

2. 功能：查询着色器程序的相关链接信息。

3. 参数说明：

   • program：指定获取链接日志信息的着色器程序对象引用 ID。
   • pname：指定查询的日志信息类型。（GL_LINK_STATUS 查询链接日志信息。）
   • params：返回请求的对象参数，是否成功

4. 使用举例：

   GLint isSuccess;
   glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &isSuccess);

glGetProgramInfoLog

1. 函数原型：void glGetProgramInfoLog(GLuint program, GLsizei maxLength, GLsizei *length, GLchar *infoLog);

2. 功能：返回着色器程序对象的相关信息。

3. 参数说明：

   • program：指定获取日志信息的着色器程序对象引用 ID。
   • maxLength：指定存储日志信息的缓冲最大长度。
   • length：返回日志信息的长度。
   • infoLog：指定用于接收日志信息的字符数组指针。

4. 使用举例：

   GLchar infoLog[512];
   glGetProgramInfoLog(program, 512, NULL, infoLog);

glDeleteShader

1. 函数原型：void glDeleteShader(GLuint shader)
2. 功能：删除着色器对象。（建议：编译链接成功后的着色器进行删除操作，以清空缓存回收资源。）
3. 参数说明：
   • shader：指定需要删除的着色器对象引用 ID。

Demo

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参考资料

1. learnopengl.com