之前文章：
《OpenGL從入門(mén)到放棄01 》一些基本概念
《OpenGL從入門(mén)到放棄02 》GLSurfaceView和Renderer
《OpenGL從入門(mén)到放棄03 》相機(jī)和視圖
《OpenGL從入門(mén)到放棄04 》畫(huà)一個(gè)長(zhǎng)方形
通過(guò)前面幾篇文章，相信大家已經(jīng)掌握了使用OpenGL繪制三角形和長(zhǎng)方形，還有一些看起來(lái)復(fù)雜一點(diǎn)的圓柱、圓錐，就不再介紹了，大家有興趣的話(huà)自己去發(fā)揮一些。
有疑問(wèn)的點(diǎn)應(yīng)該是著色器語(yǔ)言，所以有了這篇文章。
著色器語(yǔ)言
數(shù)據(jù)類(lèi)型
GLSL中的數(shù)據(jù)類(lèi)型主要分為標(biāo)量、向量、矩陣、采樣器、結(jié)構(gòu)體、數(shù)組、空類(lèi)型七種類(lèi)型：
標(biāo)量：相當(dāng)于java的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，在GLSL中標(biāo)量只有bool、int和float三種。我們最需要注意的是精度，防止溢出問(wèn)題。
-
向量：向量我們可以看做是數(shù)組，在GLSL通常用于儲(chǔ)存顏色、坐標(biāo)等數(shù)據(jù)，針對(duì)維數(shù)，可分為二維、三維和四維向量。針對(duì)存儲(chǔ)的標(biāo)量類(lèi)型，可以分為bool、int和float。共有vec2、vec3、vec4，ivec2、ivec3、ivec4、bvec2、bvec3和bvec4九種類(lèi)型，數(shù)字代表維數(shù)、i表示int類(lèi)型、b表示bool類(lèi)型。需要注意的是，GLSL中的向量表示豎向量，所以與矩陣相乘進(jìn)行變換時(shí)，矩陣在前，向量在后（與DirectX正好相反）。向量在GPU中由硬件支持運(yùn)算，比CPU快的多。
- 作為顏色向量時(shí)，用rgba表示分量，就如同取數(shù)組的中具體數(shù)據(jù)的索引值。三維顏色向量就用rgb表示分量。比如對(duì)于顏色向量vec4 color，color[0]和color.r都表示color向量的第一個(gè)值，也就是紅色的分量。其他相同。
- 作為位置向量時(shí)，用xyzw表示分量，xyz分別表示xyz坐標(biāo)，w表示向量的模。三維坐標(biāo)向量為xyz表示分量，二維向量為xy表示分量。
- 作為紋理向量時(shí)，用stpq表示分量，三維用stp表示分量，二維用st表示分量。
矩陣：在GLSL中矩陣擁有22、33、4*4三種類(lèi)型的矩陣，分別用mat2、mat3、mat4表示。我們可以把矩陣看做是一個(gè)二維數(shù)組，也可以用二維數(shù)組下標(biāo)的方式取里面具體位置的值。
采樣器：sampler2D，采樣器是專(zhuān)門(mén)用來(lái)對(duì)紋理進(jìn)行采樣工作的，一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)采樣器變量表示一副或者一套紋理貼圖。所謂的紋理貼圖可以理解為我們看到的物體上的皮膚。
結(jié)構(gòu)體：和C語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體相同，用struct來(lái)定義結(jié)構(gòu)體，關(guān)于結(jié)構(gòu)體參考C語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體。
數(shù)組：跟C、Java中的數(shù)組基本相同
變量聲明示例：
float a=1.0;
int b=1;
bool c=true;
vec2 d=vec2(1.0,2.0);
vec3 e=vec3(1.0,2.0,3.0)
vec4 f=vec4(vec3,1.2);
vec4 g=vec4(0.2); //相當(dāng)于vec(0.2,0.2,0.2,0.2)
vec4 h=vec4(a,a,1.3,a);
mat2 i=mat2(0.1,0.5,1.2,2.4);
mat2 j=mat2(0.8); //相當(dāng)于mat2(0.8,0.8,0.8,0.8)
mat3 k=mat3(e,e,1.2,1.6,1.8);
運(yùn)算符
GLSL中的運(yùn)算符有（越靠前，運(yùn)算優(yōu)先級(jí)越高）：
- 索引：[]
- 前綴自加和自減：++，–
- 一元非和邏輯非：~，！
- 加法和減法：+，-
- 等于和不等于：==，！=
- 邏輯異或：^^
- 三元運(yùn)算符號(hào)，選擇：？:
- 成員選擇與混合：.
- 后綴自加和自減：++，–
- 乘法和除法：*，/
- 關(guān)系運(yùn)算符：>，<，=，>=，<=，<>
- 邏輯與：&&
- 邏輯或：||
- 賦值預(yù)算：=，+=，-=，*=，/=
基本和其它語(yǔ)言一致。
限定符
attritude：一般用于各個(gè)頂點(diǎn)各不相同的量。如頂點(diǎn)顏色、坐標(biāo)等。
uniform：一般用于對(duì)于3D物體中所有頂點(diǎn)都相同的量。比如光源位置，統(tǒng)一變換矩陣等。
varying：表示易變量，一般用于頂點(diǎn)著色器傳遞到片元著色器的量。
const：常量。
看下例子：
// 頂點(diǎn)著色器的腳本
String vertexShaderCode =
"uniform mat4 uMVPMatrix;" + /接收傳入的轉(zhuǎn)換矩陣
"attribute vec4 vPosition;" + //接收傳入的頂點(diǎn)
"attribute vec2 aTexCoord;" + //接收傳入的頂點(diǎn)紋理位置
"varying vec2 vTextureCoord;" + //增加用于傳遞給片元著色器的紋理位置變量
"void main() {" +
"gl_Position = uMVPMatrix * vPosition;" + //矩陣變換計(jì)算之后的位置
"vTextureCoord = aTexCoord;" +
" }";
浮點(diǎn)精度
與頂點(diǎn)著色器不同的是，在片元著色器中使用浮點(diǎn)型時(shí)，必須指定浮點(diǎn)類(lèi)型的精度，否則編譯會(huì)報(bào)錯(cuò)。精度有三種，分別為：
lowp：低精度。8位。
mediump：中精度。10位。
highp：高精度。16位。
不僅僅是float可以制定精度，其他（除了bool相關(guān)）類(lèi)型也同樣可以，但是int、采樣器類(lèi)型并不一定要求指定精度。加精度的定義如下：
uniform lowp float a=1.0;
varying mediump vec4 c;
也可以直接在片元著色器第一行聲明
precision mediump float; // 聲明float類(lèi)型的精度為中等(精度越高越耗資源)
內(nèi)建變量
頂點(diǎn)著色器的內(nèi)建變量
輸入變量
-
gl_Position：頂點(diǎn)坐標(biāo)
在上面代碼段可以看到，直接使用gl_Position，不需要定義或者聲明， - gl_PointSize：點(diǎn)的大小，沒(méi)有賦值則為默認(rèn)值1，通常設(shè)置繪圖為點(diǎn)繪制才有意義。
片元著色器的內(nèi)建變量
輸入變量
- gl_FragCoord：當(dāng)前片元相對(duì)窗口位置所處的坐標(biāo)。
- gl_FragFacing：bool型，表示是否為屬于光柵化生成此片元的對(duì)應(yīng)圖元的正面。
加粗是我們常用的內(nèi)建變量
輸出變量
- gl_FragColor：當(dāng)前片元顏色
- gl_FragData：vec4類(lèi)型的數(shù)組。向其寫(xiě)入的信息，供渲染管線(xiàn)的后繼過(guò)程使用。
函數(shù)
常見(jiàn)函數(shù)
- radians(x)：角度轉(zhuǎn)弧度
- degrees(x)：弧度轉(zhuǎn)角度
- sin(x)：正弦函數(shù)，傳入值為弧度。相同的還有cos余弦函數(shù)、tan正切函數(shù)、asin反正弦、acos反余弦、atan反正切
- pow(x,y)：[Math Processing Error]xy
- exp(x)：[Math Processing Error]ex
- exp2(x)：[Math Processing Error]2x
- log(x)：[Math Processing Error]logex
- log2(x)：[Math Processing Error]log2x
- sqrt(x)：[Math Processing Error]x
- inversesqr(x)：[Math Processing Error]1x
- abs(x)：取x的絕對(duì)值
- sign(x)：x>0返回1.0，x<0返回-1.0，否則返回0.0
- ceil(x)：返回大于或者等于x的整數(shù)
- floor(x)：返回小于或者等于x的整數(shù)
- fract(x)：返回x-floor(x)的值
- mod(x,y)：取模（求余）
- min(x,y)：獲取xy中小的那個(gè)
- max(x,y)：獲取xy中大的那個(gè)
- mix(x,y,a)：返回[Math Processing Error]x?(1?a)+y?a
- step(x,a)：x< a返回0.0，否則返回1.0
- smoothstep(x,y,a)：a < x返回0.0，a>y返回1.0，否則返回0.0-1.0之間平滑的Hermite插值。
- dFdx(p)：p在x方向上的偏導(dǎo)數(shù)
- dFdy(p)：p在y方向上的偏導(dǎo)數(shù)
- fwidth(p)：p在x和y方向上的偏導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值之和
函數(shù)目前基本沒(méi)怎么用到過(guò)，所以沒(méi)有加粗，后面用到再回來(lái)查一下即可
幾何函數(shù)
- length(x)：計(jì)算向量x的長(zhǎng)度
- distance(x,y)：返回向量xy之間的距離
- dot(x,y)：返回向量xy的點(diǎn)積
- cross(x,y)：返回向量xy的差積
- normalize(x)：返回與x向量方向相同，長(zhǎng)度為1的向量
ps：distance 函數(shù)在后面做濾鏡的時(shí)候可能會(huì)用到
矩陣函數(shù)
- matrixCompMult(x,y)：將矩陣相乘
- lessThan(x,y)：返回向量xy的各個(gè)分量執(zhí)行x< y的結(jié)果，類(lèi)似的有g(shù)reaterThan,equal,notEqual
- lessThanEqual(x,y)：返回向量xy的各個(gè)分量執(zhí)行x<= y的結(jié)果，類(lèi)似的有類(lèi)似的有g(shù)reaterThanEqual
- any(bvec x)：x有一個(gè)元素為true，則為true
- all(bvec x)：x所有元素為true，則返回true，否則返回false
- not(bvec x)：x所有分量執(zhí)行邏輯非運(yùn)算
紋理采樣函數(shù)
- 紋理采樣函數(shù)有
- texture2D、
- texture2DProj、
- texture2DLod、
- texture2DProjLod、
- textureCube、
- textureCubeLod
- texture3D、
- texture3DProj、
- texture3DLod、
- texture3DProjLod等。
texture表示紋理采樣，2D表示對(duì)2D紋理采樣，3D表示對(duì)3D紋理采樣
Lod后綴，只適用于頂點(diǎn)著色器采樣 Proj表示紋理坐標(biāo)st會(huì)除以q
texture2D 有2個(gè)參數(shù)， 第一個(gè)參數(shù)表示紋理采樣器，（紋理采樣器是片元著色器的內(nèi)置變量）。 第二個(gè)參數(shù)表示紋理坐標(biāo)，可以是二維、三維、或者四維（我們需要把紋理坐標(biāo)傳過(guò)去）
認(rèn)真閱讀，可以發(fā)現(xiàn)著色器語(yǔ)言并不復(fù)雜，我們只要掌握幾個(gè)常用的，然后其他等需要的時(shí)候再查一下即可。
下一篇開(kāi)始我們將學(xué)習(xí)比較有意思的紋理和圖片處理，敬請(qǐng)期待吧！
