GLSL

GLSL - OpenGL Shading Language 也称作 GLslang，是一个以C语言为基础的高端着色语言。它是由 OpenGL ARB 所创建，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件规格语言。

GLSL基本框架

背景

随着近年来绘图卡的进步， 已在渲染管线中的顶点（vertex）和片段（fragment）层次中，加入更具弹性的新功能。 达到在这个层次中，使用片段和顶点着色器的可编程性。

最初这个功能是以汇编语言撰写着色器来达到的。汇编语言对开发者的使用是不直观而复杂的。OpenGL ARB 创建了 OpenGL 着色语言，为 GPU 的编程提供更加直观的方法，当维护开放标准的时候，就有助于带动 OpenGL 的历史。

最初 OpenGL 1.5 是以扩充形式引入，后来 OpenGL ARB 在 OpenGL 2.0 内核中正式纳入 GLSL。自 1992 年创建的OpenGL 1.0 起，OpenGL 2.0 是第一个 OpenGL 的大修改版。

使用 GLSL 有如下好处：

  • 具有跨平台的兼容性，包括 Macintosh、Windows 和 Linux 等操作系统。
  • 所有支持 OpenGL 着色语言的绘图卡，都可以用来编写着色器。
  • 允许厂商为特定的绘图卡产生优化的代码。

详细数据

数据类型

OpenGL 着色语言规格定义了 22 个基本数据类型，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数
  • 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 个浮点数组成的矢量
  • vec3 – 3 个浮点数组成的矢量
  • vec4 – 4 个浮点数组成的矢量
  • bvec2 – 2 个布尔组成的矢量
  • bvec3 – 3 个布尔组成的矢量
  • bvec4 – 4 个布尔组成的矢量
  • ivec2 – 2 个整数组成的矢量
  • ivec3 – 3 个整数组成的矢量
  • ivec4 – 4 个整数组成的矢量
  • 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 – 用来访问一维纹理的句柄（handle）（或：操作，作名词解。）
  • sampler2D – 用来访问二维纹理的句柄
  • sampler3D – 用来访问三维纹理的句柄
  • samplerCube – 用来访问立方映射纹理的句柄
  • sampler1Dshadow – 用来访问一维深度纹理的句柄
  • sampler2Dshadow – 用来访问二维深度纹理的句柄

操作符

OpenGL 着色语言提供类似于 C语言的操作符。给开发者编写着色器的灵活性。GLSL 包含了 C和C++操作符，除了比特操作符和指针以外。

函数和控制结构

类似于 C语言，GLSL 支持循环和分支，包括 if、else、if/else、for、do-while、break、continue 等。

支持用户定义函数，且各种常用的函数也已内置。这也就让绘图卡制造商，能够在硬件层次上优化这些内置的函数。许多函数与 C 语言相同，如 exp() 以及 abs()，其它绘图编程特有的，如 smoothstep() 以及 texture2D()。

编译和运行

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

GLSL 着色器本身只是简单的字符串集，这些字符串集会发送到硬件厂商的驱动程序，并从程序内部的 OpenGL API 进入点编译。着色器可从程序内部或读入纯文本档来即时创建，但必须以字符串形式发送到驱动程序。

用以编译、链接并发送参数到 GLSL 程序的 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） 内核的一部分。这些 API 可在以下扩展中找到：

GLSL 顶点着色器的简单范例

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

GLSL 片断着色器的简单范例

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

工具

GLSL 着色器可以事先创建和测试，现有以下 GLSL 开发工具：

  • RenderMonkey（页面存档备份，存于） - 这个软件是由 ATI 制作的，提供界面用以创建、编译和调试 GLSL 着色器，和 DirectX 着色器一样。仅能在 Windows 平台上运行。
  • GLSLEditorSample - 在 Mac OS X 上，它是目前唯一可用的程序，其提供着色器的创建和编译，但不能调试。它是 cocoa 应用程序，仅能在 Mac OS X 上运行。
  • Lumina（页面存档备份，存于） - Lumina 是新的 GLSL 开发工具。其使用 QT 界面，可以跨平台。

参考文献

外部链接

参见

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