OpenGL 着色器语言基础

数据类型概述：

• 标量 ：也被称为“无向量”其值只有大小，并不具有方向。

• 向量：有方向的量叫做向量。OpenGLES着色语言中，向量可以看做是用同样类型的标量组成，其基本类型也分为bool、int和float三种。 每个 向量可以由2个、3个、4个相同的标量组成。

  1.其基本类型也分为bool、int和float三种。 每个向量可以由2个、3个、4个相同的标量组成 
  2.向量在着色器中的作用可以很方便的存储以及操作颜色、位置、纹理坐标等不仅包含一个组成部分的量。
   开发中，有时可能需要单独访问向量中的某个分量，基本的语法为 “<向量名>.<分量名>”。
  

  

• 矩阵：
  1.矩阵在3D开发中的作用：做位移变换
  2.矩阵类型
  
  3.矩阵初始化
  mat4*4 是什么意思:第一个值表示列，第二个表示行
  初始化矩阵
  

  mat3 m=mat3(1.0 , 2.0 ,3.0 , 4.0, 5.0, 6.0, 7.0 ,8.0 , 9.0);
  vec3 column1=vec3(1.0 , 2.0 ,3.0 );
  vec3 column2=vec3(4.0, 5.0, 6.0 );
  mat3 m=mat3(column1,column2 ,column3);
  vec2 column1=vec2(1.0 , 2.0 );
  vec2 column3=vec2( 7.0 ,8.0 );
  mat3 m=mat3(column1 ,3.0 ,column2 ,6.0 ,column3 ,9.0);

• 采样器
  采样器是着色语言中不同于C语言的一种特殊的基本数据类型，其专门用来进行纹理采样的相关操作。一般情况下，一个采样器变量代表一幅或一套纹理贴图
  

• 结构体
  OpenGL ES着色语言还提供了类似C语言中的用户自定义结构体，同样也是使用struct关键字进行声明。

  struct info{ //声明一个结构体 info
  vec3 color; //颜色成员
  vec3 position; //位置成员
  vec2 texturecoor; //纹理坐标成员
  }

• 数组:声明数组的方式主要有两种：

  1.在声明数组的同时，指定数组的大小。
  vec3 position[10];//声明 一个包含10个vec3的数组
  2.引用数组之前，要再次使用第一种声明方式来生命该数组。
  vec3 position[];//声明 一个大小不定的vec3整型数组
  vec3 position[5];//再次声明该数组 并指定大小

代码中访问数组的下标都是编译时常量，这时编译器会自动创建适当大小的数组，使得数组尺寸足够存储编译器看到的最大索引值对应的元素。

• 代码如下：

• vec3 position[];//声明了一个大小不定的vec3数组
  position[3] = vec3(3.0); //position需要一个大小为4的数组
  position[20] = vec3(6.0); //position需要一个大小为21的数组

• 空类型:空类型使用void表示，仅用来声明不返回任何值得函数。例如在顶点着色器以及片元着色器中必须存在的main函数就是一个返回值为空的函数，代码如下：

  void main() {//声明一个空返回值类型的main方法
  　}
  　
  　

• 类型修饰符
  1.attribute 一般用于每个顶点都各不相同的数据，例如:颜色，顶点。。。

  • 只有顶点着色器中会有这哥们(attribute )
  • 是属性限定符
  • 只能用来修饰 浮点数的标量 ，浮点数的向量 ， 浮点数的矩阵变量，不能用于修饰其他类型

  2.uinfrom 一致变量限定符

  (一致变量:对同一组顶点组成的单个3D物体中所有的顶点都相同的量)

  • 主要出现在顶点和片元 着色器
  • 可以修饰所有的基本数据类型

  3.verying 用来传递顶点着色器中的数据到片元着色器中

  例如:
  顶点着色器 verying vec2 texture;
  片元着色器 verying vec2 texture;

  4.const 加了这哥们变量值不可变，常量，编译时常量 (编译时常量:在声明的时候要进行初始化，编译器在编译的时候不需要给他分配任何运行时资源。)
  例如:
  const float PI=3.14;

  5.in 和out 用in修饰的变量代表的是输入变量，用out修饰的表示输出变量
  6.inout 用来修饰参数为输入输出参数，同时具有两种功能!

• GLSL操作符与优先级

  

• 操作符重载
  例如:向量和矩阵之间的乘法 vec3 v;
  mat3 m;
  vec3 r=v*m;注意:矩阵和向量的维度必须匹配!

• 控制流

if(){
}else{
}
switch(){
    case : brake; 
    default:break;
 }

• 循环语句

for(int i=0 ;i<10;i++){}
while(){}
do{
}while()

• 流控制语句
  brake;
  return;
  continue;
  discard:丢弃当前片元，终止片元着色器执行( 只能在片元着色器中使用，只要运行到该语句，那片元着色器就 会立刻终止)

• 函数声明
  1.函数声明，变量名需要添加访问修饰符
  2.GLSL支持用户自定义函数，同时它定义了一些内置函数
  3.函数名称可以是任何字符、数字、下划线，但是不能使用数字，连续下划线或者gl_作为函数的开始
  4.返回值可以是任何内置的GLSL类型，或者用户定义的结构体和数组类型。
  5.返回值是数组时，必须现实的指定大小。函数返回类型是void则没有返回值
  6.函数的参数也可以是任何类型的函数，包括数组(这里数组必须设置大小)
  7.在使用一个函数前必须声明他的原型或者直接给出函数体。
  8.GLSL的编译器在使用函数前必须找到函数的声明，否则会产生错误
  9.函数原型只是给出了函数的形式，但是并没有给出具体的实现内容

• 内置变量

  介绍：着色器代码的开发中会用到很多变量，其中大部分可能是由开发人员根据需求自定义的，但着色器中也提供了一些用来满足特性需求的内建变量
  

  特点：

   1.内建变量不需要声明就可以使用。 
   2.一般用来实现 管线渲染固定功能部分 与 自定义顶点 或者 片元着色器 之间的信息交互。
  

  分类(两类):

   1、输入变量: 输入变量负责将渲染管线中固定部分产生 的信息传递进着色器
   2、输出变量: 输出变量负责将着色器产生的信息传递给渲染管线中固定功 能
  

名称	类型	描述
gl_Color	vec4	输入属性-表示顶点的主颜色
gl_SecondaryColor	vec4	输入属性-表示顶点的辅助颜色
gl_Normal	vec3	输入属性-表示顶点的法线值
gl_Vertex	vec4	输入属性-表示物体空间的顶点位置
gl_MultiTexCoordn	vec4	输入属性-表示顶点的第n个纹理的坐标
gl_FogCoord	float	输入属性-表示顶点的雾坐标
gl_Position	vec4	输出属性-变换后的顶点的位置，用于后面的固定的裁剪等操作。所 有的顶点着色器都必须写这个值。
gl_ClipVertex	vec4	输出坐标，用于用户裁剪平面的裁剪
gl_PointSize	float	点的大小
gl_FrontColor	vec4	正面的主颜色的varying输出
gl_BackColor	vec4	背面主颜色的varying输出
gl_FrontSecondaryColor	vec4	正面的辅助颜色的varying输出
gl_BackSecondaryColor	vec4	背面的辅助颜色的varying输出
gl_TexCoord[]	vec4	纹理坐标的数组varying输出
gl_FogFragCoord	float	雾坐标的varying输出

• 片段着色器的内置变量

名称	类型	描述
gl_Color	vec4	包含主颜色的插值只读输入
gl_SecondaryColor	vec4	包含主颜色的插值只读输入
gl_TexCoord[]	vec4	包含纹理坐标数组的插值只读输入
gl_FogFragCoord	float	包含雾坐标的插值只读输入
gl_FogCoord	vec4	只读输入，窗口的x,y,z和1/w
gl_FrontFacing	bool	只读输入，如果是窗口正面图元的一部分，则这个值为true
gl_PointCoord	vec2	点精灵的二维空间坐标范围在(0.0, 0.0)到(1.0, 1.0)之间，仅用于点图元和 点精灵开启的情况下。
gl_FragData[]	vec4	使用glDrawBuffers输出的数据数组。不能与gl_FragColor结合使用
gl_FragColor	vec4	输出的颜色用于随后的像素操作
gl_FragDepth	float	输出的深度用于随后的像素操作，如果这个值没有被写，则使用固定功能管线的深度值代替