1 Lời nói đầu

Bài viết này sẽ giới thiệu các kiểu dữ liệu, mảng, cấu trúc, macro, toán tử, phép toán, phép toán ma trận, hàm, điều chỉnh điều khiển luồng, loại chính xác vòng, biến loại vòng (in, out, inout), loại hàm tham số vòng, vv trong GLSL và. Hóa và tái sử dụng mã hóa.

Để biết phần giới thiệu về Shader trong Unity, hãy xem → [Unity3D] Hằng số, biến, cấu trúc và chức năng của Shader. giới thiệu chi tiết về quy trình xuất, hãy xem → [OpenGL ES] Đường dẫn xuất.

2 data type

2.1 Cơ sở dữ liệu kiểu

2.1.1 Cơ sở dữ liệu kiểu

kiểu	minh họa	Trường hợp
trống rỗng	Loại trống, nghĩa là không trả về bất kỳ giá trị nào	niềm vui trống rỗng()
bool	Kiểu Boolean đúng, sai	bool a = đúng;
int	số nguyên có dấu	int a = 0;
trôi nổi	đã ký một số comma	thả nổi a = 1,0; phao b = 2.;
vec2, vec3, vec4	Vectơ dấu comoma 2D, 3D, 4D	vec2 a = vec2(1., 2.); vec2 b = vec2(1.); // ⇔ vec2(1., 1.) vec3 c = vec3(a, 3.); // ⇔ vec3(1., 2., 3.)
bvec2, bvec3, bvec4	Vectơ Boolean 2D, 3D, 4D	bvec2 a = bvec2(đúng, sai); bvec2 b = bvec2(đúng); // ⇔ bvec2(đúng, đúng) bec3 c = bvec3(a, true); // ⇔ bvec3(true, false, true)
ivec2, ivec3, ivec4	Các số nguyên 2D, 3D, 4D	ivec2 a = ivec2(1, 2); ivec2 b = ivec2(1); // ⇔ ivec2(1, 1) ivec3 c = ivec3(a, 3); // ⇔ ivec3(1, 2, 3)
mat2, mat3, mat4	Ma trận comma 2x2, 3x3, 4x4 (vectơ cột)	mat2 a = mat2(1., 2., 3., 4.); mat2 b = mat2(1.); // ⇔ mat2(1., 1., 1., 1.)
bộ lấy mẫu2D	kết nối cấu hình 2D	bộ lấy mẫu sampler2D;
phương thức cài đặt mẫu được lấy	cấu hình hộp thư kết nối	bộ lấy khối mẫu bộ sưu tập;

Lưu ý: Các phần tử trong mat2, mat3, mat4 được sắp xếp theo cột thứ tự thú vị, tức là mat2 m = mat2(m11, m21, m12, m22) và công thức match like after.

2.1.2 Truy cập thành phần

Các (vec2, vec3, vec4) trong GLSL có thể biểu thị chế độ không gian (x, y, z, w), màu (r, g, b, a) hoặc cấu hình kết nối chế độ (s, t, p, q) , vì vậy GLSL cung cấp nhiều phương pháp truy cập các thành phần khác nhau.

vec4 v = vec4(1.0, 2.0, 3.0, 4.0); float x1 = vx; // 1.0 float x2 = vr; // 1.0 float x3 = vs; // 1.0 float x4 = v[0]; xyz; // vec3(1.0, 2.0, 3.0) vec3 stq = v.stq; // vec3(1.0, 2.0, 3.0) vec3 rgb = v.rgb; // vec3(1.0, 2.0, 3.0) vec3 abc = vec3(v[0], v[1], v [2]); vec3(1.0, 2.0, 3.0)

2.1.3 Chuyển đổi loại dữ liệu

GLSL có thể sử dụng các hàm tạo để chuyển đổi rõ ràng kiểu.

// 0 hoặc 0.0 được chuyển thành false, non-0 được chuyển thành true bool a1 = bool(1.0); // true bool a2 = bool(0); // false // true được chuyển thành 1 hoặc 1.0, false được chuyển đổi thành 0 hoặc 0,0 int a3 = int(true); // 1 float a4 = float(false); // 0,0 int a5 = int(2.0); /1.0

2.2 Table

Mảng hỗ trợ chỉ định GLSL một chiều.

// mảng float float[3] a = float[] (1.0, 2.0, 3.0); float b[3] = float[] (1.0, 2.0, 3.0); float c[3] = float[3] (1.0) ), 2.0, 3.0); // vec mảng vec2[2] d = vec2[] (vec2(0.0), vec2(1.0));

2.3 Cấu hình

cấu trúc ánh sáng { vec4 color; vec3 pos }; const light lgt = light(vec4(1.0), vec3(0.0));

Lưu ý: Không thể sửa đổi các trường trong cấu trúc bằng const.

2.4 Biến tích hợp

phạm vi	biến	minh họa
Đầu ra của Vertex vertex	caopvec4 gl_Vị trí;	Chất lượng thông tin
Đầu ra của Vertex vertex	phao trunk bình bình gl_PointSize;	Giá trị kích thước (hợp lệ chỉ ở GL_POINTS nguyên thủy ở chế độ)
Các biến đầu vào của phân đoạn bóng tối	trung bìnhpvec4 gl_FragCoord;	Vị trí của đoạn trong không gian màn hình Giả sử rằng chiều rộng và chiều cao của màn hình lần như chiều rộng và chiều cao. x: tọa độ x của đoạn, phạm vi giá trị [0, width - 1] y: tọa độ x của đoạn, phạm vi giá trị [0, chiều cao - 1] z: thư giãn độ sâu của đoạn, phạm vi giá trị [0, 1] w: luôn là 1, thường dùng để phân phối cảnh
Các biến đầu vào của phân đoạn bóng tối	bool gl_FrontFacing;	Đánh dấu hiện thủy lực phải là một phần của thủy tinh trước hay không
Đầu ra của phân đoạn bóng tối	trung bìnhpvec4 gl_FragColor;	Đặt màu của bản vá hiện tại

2.5 Vĩ mô

Giống như ngôn ngữ C, macro cũng có thể được định nghĩa trong GLSL thông qua #define, như sau.

#definePI 3.14159265359

Ngoài ra, GLSL còn cung cấp sẵn một số macro tích hợp.

__LINE__ // Số dòng trong hiện tại mã nguồn __VERSION__ // Số phiên bản glsl hiện tại, xuất ra giới hạn như: 300 GL_ES // Môi trường chạy hiện tại phải là OPGL ES hay không, 1 nghĩa là GL_FRAGMENT_PRECISION_HIGH // Trình bày bóng đoạn của hiện tại hệ thống tại hỗ trợ hỗ trợ hay không có độ chính xác nổi bật, 1 có nghĩa là được hỗ trợ

3 nhà khai thác

3.1 Cơ sở toán tử

Ưu tiên (càng nhỏ, càng cao)	toán tử	minh họa	hợp nhất tính toán
1	()	Nhóm: a * (b + c)	không áp dụng
2	[] () . ++ --	mảng số chỉ Tham số phương thức: fun(arg1, arg2) Quyền truy cập tài sản Tự tăng (a++) / Tự giảm (a--)	LR
3	++ -- + - !	Tự tăng (++a) / Tự giảm (--a) Dấu dương (+a) Dấu âm (-a) Phủ định(!a)	RL
4	* / %	Các nhân/chia được phép Phép tính số nguyên dư dư (hàm mod dùng để tìm số dư của dấu phẩy)	LR
5	+ -	Các phép tính cộng/trừ	LR
7	< > <= >=	Quan hệ toán tử	LR
8	== !=	thức đẳng cấp toán tử	LR
12	&&	logicVÀ	LR
13	^^	HOẶC độc quyền về mặt logic (tính hữu dụng của nó về cơ bản bằng !=)	LR
14	||	logic hoặc	LR
15	? :	cấp ba toán tử	LR
16	= += -= *= /=	Bài tập và bài tập hợp	LR
17	,	kích hoạt chuỗi phân tích bổ sung	LR

GLSL Tất cả đều phải quán. Các biểu thức sau đây không chính xác.

// Đoạn mã sau sẽ báo lỗi khi chạy int a = 2.; int b = 1. + 2; float c = 2;

3.2 Toán tử

// vec2(1., 2.) + 3. // vec2(4., 5.) vec2 b = 3. + vec2(1., 2.); 4. , 5.) vec2 c = vec2(1 ., 2.) * 3. // vec2(3., 6.) vec2 d = 3. * vec2(1., 2.); // vec2(3., 6.) // Vector và các phép toán vec2 e = vec2(1., 2 .) + vec2(3., 4. ); // vec2(4., 6.) vec2 f = vec2(1., 2.) * vec2(3., 4.); // vec2(3., 8.)

3.3 Ma trận toán tử

// Các phép toán vô hướng và ma trận mat2 a = mat2(1.) + 2. // mat2(3.) mat2 b = 2. + mat2(1. // mat2(3.) mat2 c = mat2(1 .) * 2.; // mat2(2.) mat2 d = 2. * mat2(1.); // mat2(2.) // vec2(1., 2.) * mat2(1., 2., 3., 4.); // vec2(5., 11.) vec2 f = mat2 (1., 2., 3., 4.) * vec2(1 ., 2.); vec2(7., 10.) // Ma trận và các ma trận toán được phép (các phần tử toán học được phép tương ứng của ma trận) mat2 g = mat2(1.) + mat2(2.); // mat2(3 .) mat2 h = MatrixCompMult(mat2(1.), mat2(2.)); // mat2(2.) // Ma trận và các ma trận phép toán (nhân ma trận) mat2 i = mat2(1., 2., 3. , 4.) * mat2(5., 6., 7., 8.); // mat2(23., 34., 31., 46.) mat2 j = mat2(5., 6., 7., 8.) * mat2(1., 2., 3., 4.); // mat2(19., 22 ., 43., 50.)

4 chức năng

4.1 Tùy chỉnh chức năng

GLSL cho phép khai báo các hàm ở cấp độ bên ngoài cùng của chương trình. báo về giá trị trả về kiểu (void if not with the value return) tương tự như các hàm của ngôn ngữ C.

vec4 getPosition() { vec4 pos = vec4(0.,0.,0.,1.); return pos } void doubleSize(kích thước float đầu vào) { size = size * 2.0;

4.2 Hợp nhất các chức năng

1) Các phép toán được phép.

sign(x), abs(x) // Dấu vết, giá trị tuyệt đối min(a, b), max(a, b) // Hàm tối đa ceil(x), sàn(x), round(x) / / Lấy hàm nguyên số fractal(x) // Lấy phần thập phân mod(x, y) // Lấy phần dư sqrt(x), pow(x), inversesqrt(x) // Hàm lũy thừa, inversesqrt(x)=1/sqrt(x) exp(x), exp2 (x) // Hàm mũ (e^x, 2^x) log(x), log2(x) // Hàm logarit độ(x ) , radian(x) // Hàm chuyển đổi góc sin(x), cos(x), tan(x), asin(x), acos(x), atan( x) // Hàm lượng Giác sinh(x), cosh(x), tanh(x) // Hàm hyperbolcol(x, min, max) // Ràng buộc x giữa min và max. , max, x) // Tỷ lệ làm, công thức: k=saturate((x-min)/(max-min) ), y=k*k*(3-2*k) trộn(a, b, f) // trộn, Công thức: y=(1-f)*a+f*b step(a, b) // If a>b, trả về 0; if a<=b, return 1 when a và b is a , mỗi thành phần được giá độc lập, được đánh giá như: step(fixed2(1,1),fixed(0,2))=(0,1)

Lưu ý: Phần đầu của hàm có thể là: float, vec2, vec3, vec4 và có thể được vận hành theo từng thành phần được phép; nguyên số toán, có thể sử dụng chỉ % cho phép dư dư comma, mod chỉ.

2) Logic toán được phép.

bvec z = lessThan(x, y) // So sánh x < y thành phần theo thành phần, ghi kết quả vào vị trí tương ứng của z bvec z = lessThanEqual(x, y) // So sánh x <= y thành phần, viết kết quả thành z Vị trí tương ứng của bvec z = GreaterThan(x, y) // So sánh x > y từng thành phần và ghi kết quả vào vị trí trí tương ứng của z bvec z = GreaterThanEqual(x, y) // So sánh x >= y từng thành phần, viết kết quả vào vị trí tương ứng của z bvec z =equal(x, y) // So sánh x == y từng thành phần, viết kết quả vào vị trí tương ứng của z bvec z = notEqual(x, y) // So sánh x từng thành phần != y, viết kết quả vào vị trí tương ứng của z bvec y = not(x) // Đảo ngược từng thành phần của bool vector bool y = Any (x) // Ifbất kỳ bất kỳ phần nào của

3) Các phép toán được phép.

distance(pos1, pos2) // Tính khoảng cách giữa pos1 và pos2 length(vec) // Tính mô-đun độ dài của normalize(vec) // Tính đơn vị của full dot(v1, v2) // Vector tích vô hướng chéo (v1, v2) // Vector tích chéo phản xạ(i, n) // Tính toán phản xạ dựa trên lựa chọn tiến và áp dụng tuyến tính (i và n không cần thiết) chuẩn hóa) khúc xạ(i, n, tỷ lệ); // Tính toán dựa trên, áp dụng tuyến tính và tỷ lệ chiết xuất (i và n cần) được chuẩn hóa, tỷ lệ chiết xuất của môi trường tới/chiết xuất của môi trường khúc xạ, hoặc sin (góc khúc) xạ)/ sin(góc tới))

4) Ma trận hoạt động.

// Ma trận và các ma trận toán được phép (các phần tử toán học tương ứng của ma trận) mat2 a = mat2(1.) + mat2(2.); // mat2(3.) mat2 b = MatrixCompMult(mat2) (1.), mat2(2.) ); // mat2(2.) // Ma trận và các phép toán (nhân ma trận) mat2 c = mat2(1., 2., 3., 4.) * mat2(5 ., 6., 7., 8.); // mat2(23., 34., 31., 46.) mat2 d = mat2(5., 6., 7., 8.) * mat2(1., 2., 3., 4.); // mat2(19., 22., 43., 50 .)

5) Chức năng truy vấn cấu hình.

kết nối vec4 (bộ lấy mẫu sampler2D, auto vec2); bộ lấy mẫu, vec3 độ;

5 too trình Kiểm soát

Điều khiển luồng của GLSL rất giống với ngôn ngữ C, chủ yếu bao gồm if, for, while, continue và break. from debug phân đoạn bóng, không có thao tác tiếp theo nào được thực hiện và phân đoạn sẽ không được ghi vào bộ frame đệm.

for (int i = 0; i < 10; i++) { sum += a[i]; if (sum > 5.0) break; while (i < 10) { sum += a[i]; continue; } do { sum += a[i]; if ( > 5.0) loại bỏ i++;

loại 6 vòng

6.1 Chính xác loại vòng

Trong quá trình đổ bóng phân đoạn, GLSL có ba độ chính xác: caop (cao), trung bình (trung bình) và thấpp (thấp) cho các dấu comma.

màu float lowp khác nhau;

Việc thêm float highp chính xác vào dòng đầu tiên của trình đổ bóng phân đoạn cho biết rằng độ chính xác mặc định đã được đặt và tất cả các biến không biểu thị rõ ràng độ chính xác sẽ được xử lý theo độ chính xác mặc định.

phao có độ chính xác cao;

Chọn độ chính xác thích hợp bằng cách đánh giá môi trường hệ thống.

#ifdef GL_ES #ifdef GL_FRAGMENT_PRECISION_HIGH phao có độ chính xác cao; #else có độ chính xác trung bình cao; #endif #endif

6.2 Vòng loại biến

Vòng loại	minh họa
không có	Vòng loại biến mặc định có thể được bỏ qua và có thể đọc và viết.
hằng số	Biến được sửa đổi là loại chỉ đọc và biến phải được khởi tạo khi được xác định.
thuộc tính	Nó chỉ có thể được sử dụng trong các trình đổ bóng đỉnh để sửa đổi các biến chỉ đọc toàn cục. Nó thường được sử dụng để sửa đổi các thuộc tính của đỉnh, chẳng hạn như: vị trí đỉnh, bình thường, tọa độ kết cấu, màu sắc, v.v.
đồng phục	Sửa đổi các biến chỉ đọc toàn cục, thường được sử dụng để sửa đổi các biến được chương trình chuyển đến trình đổ bóng, chẳng hạn như: tỷ lệ khung hình màn hình, vị trí nguồn sáng, v.v.
thay đổi	Các biến cần được sửa đổi để nội suy rasterization chỉ có thể đọc trong trình đổ bóng phân đoạn, chẳng hạn như tọa độ kết cấu, v.v.

// Thuộc tính đổ bóng Vertex vec4 a_position; thuộc tính vec2 a_texCoord0; thay đổi vec2 v_texCoord0; void main() { gl_Position = vec4(a_position, 1.0); v_texCoord0 = a_texCoord0; v_texCoord0; void main() { gl_FragColor = kết cấu(u_texture, v_texCoord0 }

6.3 Bộ hạn định tham số chức năng

Các tham số của một hàm được truyền ở dạng sao chép theo mặc định, nghĩa là được truyền theo giá trị. Chúng ta có thể thêm các bộ hạn định vào các tham số để đạt được việc chuyển tham chiếu. Các bộ hạn định tham số được cung cấp trong GLSL như sau.

Vòng loại	minh họa
TRONG	Với vòng loại mặc định, các tham số được truyền theo giá trị và có thể được đọc và ghi trong hàm.
bên ngoài	Các tham số được truyền bằng tham chiếu và chỉ có thể được ghi (chỉ ghi) trong hàm.
vào ra	Các tham số được truyền bằng tham chiếu và có thể được đọc và ghi trong hàm.

Ngoài các tham số hàm có thể được sửa đổi bằng in, out và inout, các biến toàn cục cũng có thể được sửa đổi bằng các vòng loại này, như sau.

// Vertex shader trong vec3 a_position; trong vec2 a_texCoord0; out vec2 v_texCoord0; void main() { gl_Position = vec4(a_position, 1.0); v_texCoord0 = a_texCoord0; v_texCoord0; ra vec4 o_fragColor; void main() { o_fragColor = kết cấu(u_texture, v_texCoord0 }

7 bao gồm

GLSL không cung cấp hàm #include Ví dụ: đoạn mã sau sẽ báo lỗi khi chạy.

#bao gồm 

Để triển khai tệp glsl phụ thuộc vào tệp glsl khác, bạn có thể sử dụng công cụ sau để tải chuỗi glsl.

ShaderUtils.java.

nhập android.content.Context; nhập java.util.HashSet; nhập java.util.regex.Matcher; nhập java.util.regex.Pattern; /** * Lớp công cụ Shader* @author chú cừu béo */ lớp công khai ShaderUtils { // So khớp: #include  hoặc #include "xxx" và không bắt đầu bằng chuỗi "//" cuối cùng tĩnh riêng tư INCLUDE_REGEX = "(?m)^(?!//\\s*)#include\\s+(<([^>]+)>|\"([^\"]+)\")"; /** * Tải xuống nội dung bóng thông báo * Xóa bóng đường dẫn đỉnh @param vertexShader, được coi là hạn chế như: "shaders/origin_vert.glsl" "shaders/origin_frag.glsl" */ public static String[] LoadShader(Context context, String vertexShader, String FragmentShader) { String vertex = StringUtils.loadString(context, vertexShader); Đỉnh chuỗi1 = trả về Chuỗi mới[] { vertex1, đoạn1 } } /** * Tải trình đổ bóng thông qua id tài nguyên * @param vertexShader id tài nguyên bóng tối cao cấp, có giới hạn như: R.raw.origin_vertex * @param FragmentShader id tài khoản nguyên trình đổ bóng, sản xuất như: R.raw.origin_fragment */ public static String[] LoadShader(Context context, int vertexShader, int FragmentShader) { String vertex = StringUtils.loadString(context, vertexShader); StringUtils.loadString(context, FragmentShader); Chuỗi vertex1 = thayIncludeFiles(ngữ cảnh, vertex }; /** * Thay thế tệp #include trong trình đổ bóng chuỗi bằng nội dung tệp */ public static String thayIncludeFiles(Context context, String shaderContent) { Mẫu mẫu = Pattern.compile(INCLUDE_REGEX); set = new HashSet<>(); // Được sử dụng để loại bỏ các bản sao bao return include returnIncludeFiles(context, shaderContent, Pattern, set ) } /** * Thay thế tệp #include trong shader chuỗi bằng tệp nội dung (tệp được bao gồm cũng có thể bao gồm, yêu cầu cuộc gọi đệ quy) */ thay thế chuỗi tĩnh thếIncludeFiles(Ngữ cảnh bối cảnh, String shaderContent, Mẫu mẫu, HashSet set) { Matcher matcher = sample.matcher(shaderContent); while (matcher.find()) { Chuỗi gócBrackets = matcher.group(2); // Chuỗi đường dẫn trong dấu ngoặc quoteMarks = matcher.group(3); // Đường path trong dấu ngoặc kép Tệp chuỗi = AngleBrackets != null ? AngleBrackets : quoteMarks; // Xóa Sao chép bao gồm } else { set.add(file); file bao gồm String quoteShader = Matcher.quoteReplacement(includeShader); // Thay thế các ký tự thoát trong chuỗi String WholeShader = thayIncludeFiles(context, quoteShader, Pattern, set); vào sb} } matcher.appendTail(sb);

StringUtils.java.

nhập android.content.Context; nhập java.io.BufferedReader; nhập java.io.IOException; nhập java.io.InputStream; nhập java.io.InputStreamReader; * Lớp công cụ chuỗi* @author chú ý béo * / lớp công khai StringUtils { /** * Đọc chuỗi theo đường dẫn tài nguyên* Đường dẫn tài nguyên @param assetsPath, ý hạn như: "shaders/origin_vert.glsl" */ public static String LoadString(Ngữ cảnh bối cảnh, String assetsPath) { Chuỗi str = ""; thử (InputStream inputStream = context.getAssets().open(assetPath)) { str = LoadString(inputStream } Catch (IOException e) { e.printStackTrace( ); } return str } /** * Đọc chuỗi theo id tài nguyên* @param rawId id tài nguyên, ý hạn như: R.raw.origin_vertex */ public static String LoadString(Context context, int rawId) { String str = ""; ().openRawResource(rawId)) { str = LoadString(inputStream); } Catch (IOException e) { e.printStackTrace( ); } return str; } Chuỗi tĩnh riêng tư tảiString(InputStream inputStream) { StringBuilder sb = new StringBuilder() (BufferedReader br = new BufferedReader(new) inputStreamReader(inputStream))) { Chuỗi dòng; while ((line = br.readLine()) != null) { sb.append(line).append("\n"); } bắt (IOException e) { e.printStackTrace() } return sb. toString();

Tuyên bố: Bài viết này được sao chép từ cú pháp GLSL cơ bản [OpenGL ES].

Cuối cùng, bài viết về cú pháp cơ bản của [OpenGLES] GLSL đã kết thúc tại đây. [OpenGLES] GLSL, vui lòng tìm kiếm bài viết CFSDN hoặc tiếp tục duyệt qua các bài viết liên quan. blog tương lai .