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shader一

程序员文章站 2022-05-20 18:50:15
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递传顶点属性息信
    之前讲过,vertex shader会被个每顶点调用,常通一个顶点会包括很多息信,例如顶点标坐、顶点法向量、纹理标坐等等,我们称这些息信为顶点的属性。在之前的OpenGL版本里,个每属性都对应了一个特定的道通,我们应用glVertex,glTexCoord,,glNormal(或者通过拜访指针数函glVertexPointer, glTexCoordPointer, or glNormalPointer)等数函来拜访和置设它们。随后,shader会自己通过内置变量gl_Vertex 和 gl_Normal来拜访这些属性。但在OpenGL3.0版本里,这些都被弃用了。在后续版本里,甚至都被移除了。而在现,这些通过generic vertex attributes,形图顶点属性,来供提(常通和顶点缓冲对象互相协作来成完)。我们可以根据须要为个每顶点定义意任量数的(是实其在0到GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS – 1之间)属性。OpenGL会为这些属性定义一个索引,我们只要根据这些索引来拜访以可就了。

    在一个vertex shader里,一个顶点属性是由GLSL 标识符 “in” 来定义的。例如,面下的代码里定义了两个vec3的属性,VertexPosition和VertexColor。

#version 400
in vec3 VertexPosition;
in vec3 VertexColor;
out vec3 Color;
void main()
{
    Color = VertexColor;
    gl_Position = vec4(VertexPosition,1.0);
}
    注意到这里还有一个型类为vec3的输出 Color,它将递传给下一层处置的shader中,这里也就是我们的fragment shader(fragment可以理解为拥有很多属性的像素)。这里,我们还是应用之前那个简略的fragment shader。

#version 400
in vec3 Color;
out vec4 FragColor;
void main() {
    FragColor = vec4(Color, 1.0);
}
    当然,vertex shader真正的据数还须要我们从OpenGL程序里传入。这就有了两种向Shader递传顶点属性的方法。

    在这之前,我们首先要创立一个VAO,vertex array object,顶点数组对象。要主想要细仔懂得这个是干吗的,还请自行查阅资料,还是很多滴。这里,我们只要道知,它包括了我们的缓冲区和入输的顶点属性之间的对应关系以可就了。在一个OpenGL程序里,我们可以应用多个VAO,并在它们之间切换。在现我们只应用一个。

GLuint VertexArrayID;
glGenVertexArrays(1, &VertexArrayID);
glBindVertexArray(VertexArrayID);
    最后一句话标明,接下来我们所做的有所绑定作操,例如建立顶点属性和入输之间的对应关系,都是针对这个VAO的。

    面下我们须要为要输传的据数成生对应的缓冲区。这些缓冲区随后会在绘制数函中,通过顶点属性索引递传给我们的shader。

    因为在本例中,我们有两个属性值,因此须要建立两个缓冲区。

    首先定义缓冲区的据数,也就是我们的顶点息信。我们在现须要画一个三角形,因此只须要三个点。

// An array of 3 vectors which represents 3 vertices
float positionData[] = {
    -0.8f, -0.8f, 0.0f,
    0.8f, -0.8f, 0.0f,
    0.0f, 0.8f, 0.0f };
    然后创立一个缓冲区,并用上面的据数为其充填。

// This will identify our vertex buffer
GLuint vertexbuffer;

// Generate 1 buffer, put the resulting identifier in vertexbuffer
glGenBuffers(1, &vertexbuffer);

// The following commands will talk about our 'vertexbuffer' buffer
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);

// Give our vertices to OpenGL.
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(positionData), positionData, GL_STATIC_DRAW);
    这样就成完的第一个顶点属性,VertexPosition据数的后期备准任务。VertexColor的据数是似类的。

float colorData[] = {
    1.0f, 0.0f, 0.0f,
    0.0f, 1.0f, 0.0f,
    0.0f, 0.0f, 1.0f };
// This will identify our vertex buffer
GLuint colorbuffer;

// Generate 1 buffer, put the resulting identifier in vertexbuffer
glGenBuffers(1, &colorbuffer)
// The following commands will talk about our 'vertexbuffer' buffer
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorbuffer);

// Give our vertices to OpenGL.
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(colorData), colorData, GL_STATIC_DRAW);
    在现备准好了据数(在现存储在两个buffer里),我们就得让OpenGL程序道知所要递传的据数该应给谁。面前说过,OpenGL会为顶点属性创立一个0到GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS – 1的索引,既然如此,我们首先要定义一下索引和Shader里变量的对应关系,就好比我们在写一个目录,我们必须告知OpenGL,页码0对应的是什么内容,而页码1又对应着什么内容,这里的内容指的就是shader中以“in”为关键字的变量。定义了索引对应关系后,在绘制数函里,我们以可就根据索引来递传据数了。

    每日一道理
那蝴蝶花依然花开花落,而我心中的蝴蝶早已化作雄鹰飞向了广阔的蓝天。
    这里,根据定义种这索引对应关系的门路,可以分为面下两种。

   

应用glBindAttribLocation
    第一种方法是通过glBindAttribLocation数函来实现索引和变量之间的对应关系。

    首先,我们为shader中的个每顶点属性变量指定一个索引(一般从0开始)。

// Bind index 0 to the shader input variable "VertexPosition"
glBindAttribLocation(programHandle, 0, "VertexPosition");
// Bind index 1 to the shader input variable "VertexColor"
glBindAttribLocation(programHandle, 1, "VertexColor");
   

    上述代码定规,shader里名字为VertexPosition的变量对应顶点属性索引为0,VertexColor对应索引为1.

   

在Shader中直接指定
    另外一种方法则是在shader中直接指定,这是通过GLSL的关键词layout来是实现。为了实现这样的效果,我们须要改更之前的vertex shader的内容。如下:

#version 400
layout(location = 0) in vec3 VertexPosition;
layout(location = 1) in vec3 VertexColor;
out vec3 Color;
void main()
{
    Color = VertexColor;
    gl_Position = vec4(VertexPosition,1.0);
}
    似类这样的代码layout(location = 0)指定了顶点属性VertexPosition对应了索引值0.

   

    在现有所的备准任务都做完了:我们既成完了缓冲区据数的充填,也成完了顶点属性索引和shader入输变量之间的对应关系,剩下的任务就是在绘制数函中告知OpenGL,请应用xxx buffer内的据数来为索引为x的顶点属性值赋。

// 1rst attribute buffer : vertices
glEnableVertexAttribArray(0);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexbuffer);
glVertexAttribPointer(
   0,                  // attribute 0. No particular reason for 0, but must match the layout in the shader.
   3,                  // size
   GL_FLOAT,           // type
   GL_FALSE,           // normalized?
   0,                  // stride
   (void*)0            // array buffer offset
);
    第一行代码示表我们须要启用索引为0的顶点属性。然后第二行标明我们要应用vertexbuffer内的据数,面下的作操都是针对这个缓冲区的。第三行代码中数函的参数比较多,第一个参数指明要作操的属性索引值,第二个参数则说明个每顶点属性须要几个据数(可为以1,2,3或4),因为vertexbuffer里在现存储了3X3=9个据数,而实际上3个是一组,个每顶点须要应用3个据数。第三个参数指定了缓冲区内个每据数的型类,这里顶点标坐应用的是浮点型类。第四个参数标明据数是不是须要normalized,归一化(对于有号符整数,归一化将使据数保持在[-1, 1]范围内,对于无号符整数,则在范围[0, 1])。第五个参数是步幅,指定了两个连续的顶点属性之间的偏移量(以字节为位单)。这里我们的据数是连续的,因此数值为0。最后一个参数看似是一个指针,但实际上它并非起到指针的作用。实际上,它标明缓冲区的扫尾离距第一个顶点属性之间的偏移量。这里,缓冲区里第一个顶点属性之前并没有任何额定的息信,因为我们取值为0。

    colors的递传任务是一样的。

// 2cond attribute buffer : vertices
glEnableVertexAttribArray(1);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, colorbuffer);
glVertexAttribPointer(
   1,                  // attribute 1. No particular reason for 0, but must match the layout in the shader.
   3,                  // size
   GL_FLOAT,           // type
   GL_FALSE,           // normalized?
   0,                  // stride
   (void*)0            // array buffer offset
);
    哇哈哈,于终有所的任务都成完了,在现以可就告知OpenGL真正开始绘制了!这一步非常简略只须要一个数函。(在这之前请确保已绑定了我们最开始创立的VAO,如果没有,请调用glBindVertexArray(VertexArrayID))

glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3 );
    这个数函标明,OpenGL将逐渐拜访个每顶点属性的缓冲区,然后把据数递传到OpenGL线管里交给vertex shader。第一个参数是染渲模式,这里标明我们将应用三角形停止绘制。第二个参数是指,在开启的属性中的第一个索引,这里我们开启了两个属性,分别为0和1,因此第一个索引为0。第三个参数是指染渲所需的索引量数,这里我们应用三角形模式,因此个每三角形须要3个顶点。个每顶点须要一个索引。

    除了glDrawArrays,我们还可以应用glDrawElements停止绘制,这在后之的文章会讲到。

   

    你可能注意到,对于fragment shader的输出,FragColor我们没有停止任何任务,它存储了个每像素最后输出的颜色值。这里我们先不必管它,我们只要道知,它默许将会递传给后台的颜色缓冲以可就了。