着色器语言（GLSL）基础学习三

内置的常量

glsl提供了一些内置的常量,用来说明当前系统的一些特性. 有时我们需要针对这些特性,对shader程序进行优化,让程序兼容度更好.

在 vertex Shader 中:
1.const mediump int gl_MaxVertexAttribs>=8
gl_MaxVertexAttribs 表示在vertex shader(顶点着色器)中可用的最大attributes数.这个值的大小取决于 OpenGL ES 在某设备上的具体实现, 不过最低不能小于 8 个.

2.const mediump int gl_MaxVertexUniformVectors >= 128
gl_MaxVertexUniformVectors 表示在vertex shader(顶点着色器)中可用的最大uniform vectors数. 这个值的大小取决于 OpenGL ES 在某设备上的具体实现, 不过最低不能小于 128 个.

3.const mediump int gl_MaxVaryingVectors >= 8
gl_MaxVaryingVectors 表示在vertex shader(顶点着色器)中可用的最大varying vectors数. 这个值的大小取决于 OpenGL ES 在某设备上的具体实现, 不过最低不能小于 8 个.

4.const mediump int gl_MaxVertexTextureImageUnits >= 0
gl_MaxVaryingVectors 表示在vertex shader(顶点着色器)中可用的最大纹理单元数(贴图). 这个值的大小取决于 OpenGL ES 在某设备上的具体实现, 甚至可以一个都没有(无法获取顶点纹理)

5.const mediump int gl_MaxCombinedTextureImageUnits >= 8
gl_MaxVaryingVectors 表示在 vertex Shader和fragment Shader总共最多支持多少个纹理单元. 这个值的大小取决于 OpenGL ES 在某设备上的具体实现, 不过最低不能小于 8 个.

在 fragment Shader 中:
1.const mediump int gl_MaxTextureImageUnits >= 8
gl_MaxVaryingVectors 表示在 fragment Shader(片元着色器)中能访问的最大纹理单元数,这个值的大小取决于 OpenGL ES 在某设备上的具体实现, 不过最低不能小于 8 个.

2.const mediump int gl_MaxFragmentUniformVectors >= 16
gl_MaxFragmentUniformVectors 表示在 fragment Shader(片元着色器)中可用的最大uniform vectors数,这个值的大小取决于 OpenGL ES 在某设备上的具体实现, 不过最低不能小于 16 个.

3.const mediump int gl_MaxDrawBuffers = 1
gl_MaxDrawBuffers 表示可用的drawBuffers数,在OpenGL ES 2.0中这个值为1, 在将来的版本可能会有所变化.

glsl中还有一种内置的uniform状态变量, gl_DepthRange 它用来表明全局深度范围.
结构如下:

struct gl_DepthRangeParameters {
	 highp float near; // n
	 highp float far; // f
	 highp float diff; // f - n
 };

uniform gl_DepthRangeParameters gl_DepthRange;
除了 gl_DepthRange 外的所有uniform状态常量都已在glsl 1.30 中废弃.

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流控制

glsl的流控制和c语言非常相似,这里不必再做过多说明,唯一不同的是片段着色器中有一种特殊的控制流discard. 使用discard会退出片段着色器，不执行后面的片段着色操作。片段也不会写入帧缓冲区。
1.for语句

for (l = 0; l < numLights; l++)
{
    if (!lightExists[l]);
        continue;
    color += light[l];
}

2.while语句

while (i < num)
{
    sum += color[i];
    i++;
}

3. do while语句

do{
    color += light[lightNum];
    lightNum--;
}while (lightNum > 0)

4.if语句

if (true)
    discard;//跳出流程

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内置函数库

glsl提供了非常丰富的函数库,这些功能都是非常有用的，按功能大致可以分成7类:

1.通用函数:

该类函数的类型 T 可以是 float, vec2, vec3, vec4,且可以逐分量操作

2.角度或三角函数:

该类函数的 类型 T可以是 float, vec2, vec3, vec4,且可以逐分量操作.

3.指数函数：
该类函数的 类型 T可以是 float, vec2, vec3, vec4,且可以逐分量操作.

4.几何函数：
该类函数的 类型 T可以是 float, vec2, vec3, vec4,且可以逐分量操作.

5.矩阵函数
mat可以为任意类型矩阵.

方法	说明
mat matrixCompMult(mat x, mat y)	将矩阵 x 和 y的元素逐分量相乘

6.向量函数
该类函数的 类型 T可以是 vec2, vec3, vec4, 且可以逐分量操作.

bvec指的是由bool类型组成的一个向量，如：
vec3 v3= vec3(0.,0.,0.);
vec3 v3_1= vec3(1.,1.,1.);
bvec3 aa= lessThan(v3,v3_1);//bvec3(true,true,true)

7.纹理查询函数：
图像纹理有两种 一种是平面2d纹理,另一种是盒纹理,针对不同的纹理类型有不同访问方法.

纹理查询的最终目的是从sampler中提取指定坐标的颜色信息. 函数中带有Cube字样的是指 需要传入盒状纹理. 带有Proj字样的是指带投影的版本.

以下函数只在vertex shader中可用:

1. vec4 texture2DLod(sampler2D sampler, vec2 coord, float lod);
2. vec4 texture2DProjLod(sampler2D sampler, vec3 coord, float lod);
3. vec4 texture2DProjLod(sampler2D sampler, vec4 coord, float lod);
4. vec4 textureCubeLod(samplerCube sampler, vec3 coord, float lod);

以下函数只在fragment shader中可用:

1. vec4 texture2D(sampler2D sampler, vec2 coord, float bias);
2. vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec3 coord, float bias);
3. vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec4 coord, float bias);
4. vec4 textureCube(samplerCube sampler, vec3 coord, float bias);

在 vertex shader 与 fragment shader 中都可用:

1. vec4 texture2D(sampler2D sampler, vec2 coord);
2. vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec3 coord);
3. vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec4 coord);
4. vec4 textureCube(samplerCube sampler, vec3 coord);

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官方的shader范例:

Vertex Shader:

uniform mat4 mvp_matrix; //透视矩阵 * 视图矩阵 * 模型变换矩阵
uniform mat3 normal_matrix; //法线变换矩阵(用于物体变换后法线跟着变换)
uniform vec3 ec_light_dir; //光照方向
attribute vec4 a_vertex; // 顶点坐标
attribute vec3 a_normal; //顶点法线
attribute vec2 a_texcoord; //纹理坐标
varying float v_diffuse; //法线与入射光的夹角
varying vec2 v_texcoord; //2d纹理坐标
void main(void)
{
	 //归一化法线
	 vec3 ec_normal = normalize(normal_matrix * a_normal);
	 //v_diffuse 是法线与光照的夹角.根据向量点乘法则,当两向量长度为1是 乘积即cosθ值
	 v_diffuse = max(dot(ec_light_dir, ec_normal), 0.0);
	 v_texcoord = a_texcoord;
	 gl_Position = mvp_matrix * a_vertex;
}

Fragment Shader:

precision mediump float;
uniform sampler2D t_reflectance;
uniform vec4 i_ambient;
varying float v_diffuse;
varying vec2 v_texcoord;
void main (void)
{
	 vec4 color = texture2D(t_reflectance, v_texcoord);
	 //这里分解开来是 color*vec3(1,1,1)*v_diffuse + color*i_ambient
	 //色*光*夹角cos + 色*环境光
	 gl_FragColor = color*(vec4(v_diffuse) + i_ambient);
}