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理解GL管线（二）着色器（认识顶点着色器和片段着色器）

2021-08-02 01:31:06 阅读：270 来源： 互联网

标签：GLSL 片段对象 void window 顶点 GL 着色器

1.GLSL语言

GLSL是着色器语言的一种，其他的着色器语言如HLSL，微软的3D框架DirectX等。着色器语言程序主要运行在GPU上。

GLSL是与OpenGL兼容的专用着色器语言，因此我们需要用GLSL编写着色器使用的程序代码。并将编写完的代码载入各个着色器阶段。其过程如下：

（1）编写GLSL程序代码（可以写进文件中，也可以硬编码在C++程序的字符串中。）

（2）使用C++获取GLSL程序代码。

（3）创建OpenGL着色器对象，并将GLSL程序代码加载进着色器对象。

（4）用OpenGL命令编译并链接着色器对象，并将其安装进GPU。

实践中，至少要顶点着色器和片段着色器阶段的GLSL代码，而曲面细分着色器和几何着色器阶段是可选的。

2.图元

　　OpenGL只允许绘制三类图形：点、线、三角形。它们叫做图元。即便是复杂的3D模型通常也是由许多三角形构成的。

　　图元由顶点组成。例如三角形有三个顶点。

　　顶点的来源可以是任意的，从文件中读取、硬编码在C++程序中或者直接在GLSL代码中。加载的顶点会被载入管线，经由着色器处理，最终变成屏幕上的各种形状。

　　Gl通过【glDrawArrays（GLenum mode，Glint first，Glsizei count）】方法绘制图元，其中mode是图元类型，first是从那个顶点开始绘制（通常是顶点0）。当调用该方法时，管线中的着色器（顶点着色器开始）开始执行。

3.着色器

　　顶点着色器：即处理顶点的着色器，所有顶点被载入管线后都会经由顶点着色器（即会对每个顶点执行一次（通常时并行的）），处理后载入管线的下一步。通过顶点着色器可以改变绘制内容的形状，包括形状大小、位置、角度、投影等等。

　　片段着色器：片段着色器负责处理绘制内容的颜色，所有顶点光栅化后经由片段着色器都会被赋值颜色，并且也会被插值处理。

代码示例：

 1 #include <GL\glew.h>
 2 #include <GLFW\glFW3.h>
 3 
 4 #define numVAOs 1    
 5 
 6 GLuint renderingProgram;      
 7 GLuint vao[numVAOs]; //定义voa
 8 //创建着色器程序
 9 GLuint createShaderProgram() { 
　　//GLSL程序代码
10   const char *vshaderSource = 
11     "#version 430 \n" 
12     "void main(void) \n" 
13     "{ gl_Position = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); }"; 
14 //GLSL程序代码
15   const char *fshaderSource = 
16     "#version 430 \n" 
17     "out vec4 color; \n"
18     "void main(void) \n" 
19     "{ color = vec4(0.0, 0.0, 1.0, 1.0); }"; 
20 
21   GLuint vShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); //创建顶点着色器对象，返回对象ID
22   GLuint fShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER); //创建片段着色器对象，返回对象ID
23 
24   glShaderSource(vShader, 1, &vshaderSource, NULL); //将GLSL代码载入空着色器对象
25   glShaderSource(fShader, 1, &fshaderSource, NULL); //同上
26   glCompileShader(vShader); //编译着色器
27   glCompileShader(fShader); //同上
28 
29   GLuint vfProgram = glCreateProgram(); //创建OpenGL程序对象，它包含一系列编译过的着色器对象。
30   glAttachShader(vfProgram, vShader); //将着色器对象加入程序对象
31   glAttachShader(vfProgram, fShader); //同上
32   glLinkProgram(vfProgram); //请求GLSL编译器确保新加入着色器对象的兼容性
33   //返回程序对象ID
34   return vfProgram;
35 }
36 
37 int main(void) {
38     //初始化glfw库
39     if (!glfwInit())
40     {
41         exit(EXIT_FAILURE);
42      }
43     //设置gl主版本号
44     glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 4);
45      //设置gl次版本号，与主版本号一起指定了机器必须与opengl4.3版本兼容
46     glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
47     //创建glfw窗口，大小1280x640像素，窗口标题（window1）
48     GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(1280,640,"window1", NULL, NULL);
49     //通知GLFW将我们窗口的上下文设置为当前opengl线程的主上下文
50     glfwMakeContextCurrent(window);
51      //初始化glew库
52     if (glewInit() != GLEW_OK)
53     {
54          exit(EXIT_FAILURE);
55      }
56     //设置缓冲区交换间隔（帧）。 默认情况下，交换间隔为0，但因缓冲区
57     //有可能在屏幕更新的中间交换，出现屏幕撕裂的情况。
58     //所以，可以将该间隔设为1，即每帧更新一次。 它可以设置为更高的
59     //值，但这可能导致输入延迟。
60     glfwSwapInterval(1);
61 
62     init(window);
63     //检查GLFW是否被要求退出
64     while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
65         display(window, glfwGetTime()); //glfwGetTime:获取glfw初始化后经过的时间
66         //交换缓冲区
67         glfwSwapBuffers(window);
68         //glfwPollEvents函数检查有没有触发什么事件（比如键盘输入、鼠标移动等）、更新窗口状态，并调用对应的回调函数（可以通过回调方法手动设置）。
69         glfwPollEvents();
70     }
71     //glfw销毁窗口
72     glfwDestroyWindow(window);
73      //glfw终止运行
74     glfwTerminate();
75     exit(EXIT_SUCCESS);
76 }
77 
78 void init(GLFWwindow* window) {
79   renderingProgram = createShaderProgram(); //创建OpenGL程序对象，它包含一系列编译过的着色器对象
80   glGenVertexArrays(numVAOs, vao); //创建Vao
81   glBindVertexArray(vao[0]);//激活VAO
82 
83  }
84 
85 void display(GLFWwindow* window, double currentTime) {
86   glUseProgram(renderingProgram); //将OpenGL程序（包含我们编译进去的两个着色器对象）载入管线阶段（在GPU上）；这一步并没有运行着色器，只是将着色器加载进硬件
87   glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 1);//启动管线，描绘内容，图元是点。即描画一个点。
88 }

4.着色器代码解析：

顶点着色器：

　　#version 430 //指明GL版本：4.3

　　void main(void) //着色器是一个程序，与C++类似，也是从main函数开始

　　gl_Position//这是一个预定义的输出变量。用来设置顶点。并发送至下一个管线。

　　vec4//四元组，这里用来存储x，y，z，和齐次坐标值。

片段着色器：

　　out vec4 color; //指定一个输出变量，类型为四元组，名称是color。输出变量会自动输出到管线的下一阶段。

VAO：

　　vao是用来管理缓冲区的，所有的缓冲区都会被存入VAO。即便不使用任何缓冲区，OpenGl仍然需要创建至少一个VAO。

标签：GLSL,片段,对象,void,window,顶点,GL,着色器
来源： https://www.cnblogs.com/haosk/p/15088284.html

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