OpenGL GLSL 内建变量与 常用内置函数

GLSL 内建变量

在着色器中我们一般都会声明变量来在程序中使用，但是着色器中还有一些特殊的变量，不声明也可以使用。这些变量叫做内建变量。內建变量，相当于着色器硬件的输入和输出点，使用者利用这些输入点输入之后，就会看到屏幕上的输出。通过输出点可以知道输出的某些数据内容。当然，实际上肯定不会这样简单，这么说只是为了帮助理解。在顶点着色器中的内建变量和片元着色器的内建变量是不相同的。着色器中的内建变量有很多，在此，我们只列出最常用的集中内建变量。

顶点着色器的内建变量
输入变量：
gl_Position：顶点坐标
gl_PointSize：点的大小，没有赋值则为默认值1，通常设置绘图为点绘制才有意义。

片元着色器的内建变量
输入变量:
gl_FragCoord：当前片元相对窗口位置所处的坐标。
gl_FragFacing：bool型，表示是否为属于光栅化生成此片元的对应图元的正面。
输出变量:
gl_FragColor：当前片元颜色
gl_FragData：vec4类型的数组。向其写入的信息，供渲染管线的后继过程使用。

常用内置函数

常见函数

radians(x)：角度转弧度
degrees(x)：弧度转角度
sin(x)：正弦函数，传入值为弧度。相同的还有cos余弦函数、tan正切函数、asin反正弦、acos反余弦、atan反正切
pow(x,y)：xy
exp(x)：ex
exp2(x)：2x
log(x)：logex
log2(x)：log2x
sqrt(x)：x√
inversesqr(x)：1x√
abs(x)：取x的绝对值
sign(x)：x>0返回1.0，x<0返回-1.0，否则返回0.0
ceil(x)：返回大于或者等于x的整数
floor(x)：返回小于或者等于x的整数
fract(x)：返回x-floor(x)的值
mod(x,y)：取模（求余）
min(x,y)：获取xy中小的那个
max(x,y)：获取xy中大的那个
mix(x,y,a)：返回x∗(1−a)+y∗a
step(x,a)：x< a返回0.0，否则返回1.0
smoothstep(x,y,a)：a < x返回0.0，a>y返回1.0，否则返回0.0-1.0之间平滑的Hermite插值。
dFdx(p)：p在x方向上的偏导数
dFdy(p)：p在y方向上的偏导数
fwidth(p)：p在x和y方向上的偏导数的绝对值之和

几何函数

length(x)：计算向量x的长度
distance(x,y)：返回向量xy之间的距离
dot(x,y)：返回向量xy的点积
cross(x,y)：返回向量xy的差积
normalize(x)：返回与x向量方向相同，长度为1的向量

矩阵函数

matrixCompMult(x,y)：将矩阵相乘
lessThan(x,y)：返回向量xy的各个分量执行x< y的结果，类似的有greaterThan,equal,notEqual
lessThanEqual(x,y)：返回向量xy的各个分量执行x<= y的结果，类似的有类似的有greaterThanEqual
any(bvec x)：x有一个元素为true，则为true
all(bvec x)：x所有元素为true，则返回true，否则返回false
not(bvec x)：x所有分量执行逻辑非运算

纹理采样函数

纹理采样函数有texture2D、texture2DProj、texture2DLod、texture2DProjLod、textureCube、textureCubeLod及texture3D、texture3DProj、texture3DLod、texture3DProjLod等。

texture表示纹理采样，2D表示对2D纹理采样，3D表示对3D纹理采样
Lod后缀，只适用于顶点着色器采样
Proj表示纹理坐标st会除以q
纹理采样函数中，3D在OpenGLES2.0并不是绝对支持。我们再次暂时不管3D纹理采样函数。重点只对texture2D函数进行说明。texture2D拥有三个参数，第一个参数表示纹理采样器。第二个参数表示纹理坐标，可以是二维、三维、或者四维。第三个参数加入后只能在片元着色器中调用，且只对采样器为mipmap类型纹理时有效。