OpenGL Shading Language

1、GLSL是什么？

GLSL（OpenGL?Shading?Language），是用来在OpenGL中编写着色器（顶点着色器和片元着色器）程序的语言，该程序会在GPU（Graphic?Processor?Unit）上执行，使得渲染管线具有可编程行。

2、GLSL的特有语法

GLSL和C非常相似，基本类型、函数、结构体（stuct、对应java的class）比较常用，流程控制等。没有指针，但增加了不少着色器特有的基本类型。

?**学习一门语言首先看它的数据类型的表示，再学习具体的运行流程**，由于运行流程上和C、Java等语言基本一致。所以我们来重点看看GLSL特有的数据类型的表示，从基本类型、修饰符、内置变量、内置函数四个方面说明。

2.1?基本类型

在计算机图形中，向量和矩阵是变换的基础，这两种数据类型也是GLSL的核心

vec2?，vec3?，vec4：浮点向量

?ivec2?，ivec3?，ivec4：整数向量

?uvec2?，uvec3?，uvec4：无符号整型向量

?bvec2?，bvec3?，bvec4：boolean向量

?mat2,mat3,mat4,mat2x3…：?浮点矩阵

sampler2D?：?二维纹理句柄

2.2??修饰符

const：????（只读）?常量变量

?attribute：?只能用于顶点着色器，用于经常更改的信息

?uniform:???(始终如一的)用于不经常更改的信息，可用于顶点和片元着色器

?varying：??（易变的）用于修饰从顶点着色器向片元着色器传递变量。

2.3?内置变量

最常见的是顶点着色器和片元着色器的输出变量

Vertex?Shader的内置变量?：?gl_position和gl_pointSize

?FragmentShader的内置变量：?gl_FragColor

2.4?函数与内置函数

GLSL的函数和C的函数使用基本一致，在定义函数前，必须要先声明。

?不同之处在于GLSL在函数参数的传递上提供了特殊的限定符(修饰符)，和aidl有点类似，具体如下

in?:?默认模式，?值传递的方式，不能修改

?inout:?引用传递，允许修改，修改后函数退出后发生变化

?out：?表示改变量的值不被传入函数，但在函数返回时将被修改

GLSL语言最强大的功能之一是提供了内置函数

常用的如下：

abs：?绝对值

?floor：?向下取整

?ceil：向上取整

?mod：取模

?min：最小

?max：最大

?clamp：中间值

?dot：?计算两个向量的点积

?pow：计算标量的幂次

在每个shader中必须有且只能有一个main函数

3.Shader的渲染流程

了解了GLSL的基本语法，下面我们来学习下如何把Shader传递给OpenGL的渲染管线。

3.1??OpenGL的渲染架构

图片来源：[OpenGL入门第二课--常用的固定存储着色器]

>?从上图中我们可以看出整个管线分为2部分，Client和Server

>??Client就是我们编写的程序代码以及OpenGL?API，这部分运行在CPU上

>??Server?是真正完成渲染操作的，它运行中GPU上

>??Client和Server的通信只能通过Attributes属性、Uniforms和Texture?Data纹理数据这三种数据类型。并且Attributes属性只能传给顶点着色器

3.2?如何创建Shader可执行程序？

图片来自《音视频开发进阶指南》

下面看下如何创建创建在GPU可执行程序（Program）

我们通过上图可以看到分为四个环节

1.?创建program??：glCreateProgram

2.?attachShader:?创建顶点和片元着色器、设置source、编译，attach到program

3.?链接：?glLinkProgram

4.?使用:?glUseProgram

3.3?EGL环境

OpenGL?不负责窗口和上下文的管理，该职责有各平台自己实现，比如android平台的EGL就是担当这个角色,?它是?OpenGL?ES?和?native?window?system?之间的接口.

?EGL采用双缓冲工作模式，Front?Frame?Buffer和Back?Frame?Buffer，正常绘制操纵的目标都在Back?Frame?Buffer?，操作完毕之后调用eglSwapBuffer将绘制完毕的FrameBuffer交换到Front?Frame?Buffer并显示。

?在android中GlSurfaceView实现了EGL环境和GLThread线程，下一篇我们通过对GlSurfaceView使用来绘制平面图形。

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