「音视频直播技术」OpenGL渲染之着色器

前言

本文介绍一下OpenGL的基本概念。在OpenGL中，只能画三种图元，点、线、三角型。在OpenGLES2.0之后，引用也GLSL(OpenGL Shader Languge)，它类似于C语言的语法。

着色器类型

有两种常用着色器，分别是顶点着色器(Vertex Shader)和片元着色器(Fragment Shader)。

片元着色器是在顶点着色器之后被调用的。

顶点着色器，每个顶点运行一次，确定生成顶点最终的位置。一但确定了位置，OpenGL将利用这些点生成 点、线、三角形。

片元着色器，每个片元运行一次，它用于确定每个片元的点、线、三角形的最终颜色。片元是一个单一颜色的小矩形区域，类似于计算机屏幕上的像素。

加载着色器

加载着色器需要按下面的步骤进行加载：

1. 根据着色器类型，他建一个着色器。GLES20.glCreateShader(shaderType); 着色器类型包括 GLES20.GL_VERTEX_SHADER（顶点着色器）和 GLES20.GL_FRAGMENT_SHADER（片元着色器）。
2. 将着色器程序代码与上面创建的着色器绑定在一起。GLES20.glShaderSource(shader, source);。
3. 编译着色器程序。GLES20.glCompileShader(shader);可以通过 GLES20.glGetShaderiv(shader, GLES20.GL_COMPILE_STATUS, compiled, 0); 函数获取编译结果。
4. 创建程序对象。GLES20.glCreateProgram();
5. 将编译好的着色器与上面创建的程序对象绑定到一起。如GLES20.glAttachShader(program, vertexShader);和 GLES20.glAttachShader(program, fragmentShader);
6. 最后将这们链接到一起。GLES20.glLinkProgram(program);可以通过 GLES20.glGetProgramiv(program, GLES20.GL_LINK_STATUS, linkStatus, 0);获取链接的状态。

获得着Uniform和Attribute位置

着色器中的Uniform和Attribute变量是可以在外面赋值的。在赋值之前，我们首先获取变量的位置。可以通过下面的方法来获取：

1. 获取 Uniform 位置， GLES20.glGetUniformLocation(mProgramHandle, “uMVPMatrix”); uMVPMatrix就是着色器中的 Uniform 变量。
2. 获取 Attribute 位置， GLES20.glGetAttribLocation(mProgramHandle, “aPosition”); aPosition就是着色器中的 Attribute 变量。

将顶点数据与Attribute关联

取得 Attribute 变量位置后，还需要将顶点数组中的数据与 Attribute 变量关联。

1. 先使 Attribute 变量可用。GLES20.glEnableVertexAttribArray(maPositionLoc);

2. 关联数据。GLES20.glVertexAttribPointer(maPositionLoc, coordsPerVertex, GLES20.GL_FLOAT, false, vertexStride, vertexBuffer);

   maPositionLoc: Attribute 变量位置。
   coordsPerVertex: 第个顶点坐标占用的数量。如x,y代表2
   vertexStride: 每个顶点数据的宽度。
   vertexBuffer: 数组

着色器的数据类型

着色器分为 标量，向量，距阵，采样器，结构体，数组几种类型。

标量：布尔型(bool)、整形(int)和浮点型(float)等。

向量：

向量类型	说明
vec2	包含了2个浮点数的向量
ivec2	包含了2个整数的向量
bvec2	包含了2个布尔数的向量
vec3	包含了3个浮点数的向量
ivec3	包含了3个整数的向量
bvec3	包含了3个布尔数的向量
vec4	包含了4个浮点数的向量
ivec4	包含了4个整数的向量
bvec4	包含了4个布尔数的向量

距阵：

矩阵类型	说明
mat2	2x2浮点数矩阵
mat3	3x3浮点数矩阵
mat4	4x4浮点数矩阵

采样：

一般情况下，一个采样器变量代表一幅或一套纹理贴图

采样器	说明
sampler2D	用于访问二维纹理
smapler3D	用于访问三维纹理
samplerCube	用于访问立方贴图纹理

变量限定符

着色器一般包括下在几种变理限定符：

限定符	说明
attribute	一般用于每个顶点都各不相同的量，如顶点位置、颜色等。
uniform	一般用于对同一组顶点组成的单个3D物体中所有顶点都相同的量，如当前光源的位置。
varying	用于从顶点着色器传递到片元着色器的量
const	用于声明常量