OpenGL shader 程序基础

什么是 shader ？

Shader， 即着色器，是一种类C语法的程序，用于封装硬件相关部分的代码。与普通程序的区别在于 shader 是通过GPU来执行的。

需要给GPU而不是CPU写程序的原因是GPU在处理图形相关运算时远远快于CPU。

不同的 shader 程序在使用时编译成本机硬件支持的机器指令。

shader 主要有两种：

• 顶点着色程序 vertex shader
• 片段着色程序 fragment shader，也称做像素着色器 pixel shader

当然，不只这两种，还有很多其他的着色器程序， 如模板着色器，几何着色器等等。

vertex shader 用于修改(平移，旋转，扭曲)顶点的位置： potision 和确定顶点的颜色
fragment shader 用于确定每个像素的颜色，使用照明，材质等等

编写 shader 程序

• 编译 vertex shader，到ID
• 编译 fragment shader，得到ID
• 检查是否有编译错误

• 链接以上两个 shader 程序， 得到ID

  • 保持这个ID
  • 着色三角形时，使用这个ID
  • 不同的模型可以有不同的shader程序

举个例子

顶点着色器 vertex shader:

in vec4 s_vPosition;
void main () {
  // 看，我不需要任何矩阵操作
  // s_vPosition 的值需要在 -1.0 和 1.0 之间
  gl_Position = s_vPosition;
}

片段着色器 fragment shader:

out vec4 s_vColor;
void main() {
   //不管三七二十一，像素都搞成红的!
   fColor =  vec4 (1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}

与C语言一样，main函数是必须的入口函数。双斜杆为注释。

之所以分为这两部分程序，主要是从性能考虑：画一个三角形，顶点着色器只调用3次，但片段着色器（或像素着色器）可能调用数百万次，取决于你的三角形在屏幕上显示的大小，包含多个像素。

编译着色器

可以通过调用一些OpenGL函数来编译着色器程序。

编译着色器分三步： 创建id，绑定代码, 编译。

• <GLuint> glCreateShader (<type>)

  • 创建一个着色器ID, 具有 GLuint 类型
  • 如 GLuint ID = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

• glShaderSource (<id>, <count>, <src code>, <lengths>)

  • 绑定代码到着色器程序
  • 发生在编译之前

• glCompileShader (<id>)

  • 编译一部分着色器程序

创建、链接、使用着色器

上面只是搞了一个部分着色器，完整的程序需要再来四步：

• <GLuint> glCreateProgram ()

  • 创建一个着色器程序，返回ID, 整个程序生命周期需要保持这个ID

• glAttachShader (<prog id>, <shader id>)

  • 这个调用需要分别对顶点和片段着色器搞两次

• glLinkProgram (<prog id>)

  • 真正的链接着色器程序

• glUseProgram (<prog id>)

  • 需要画三角形的时候使用着色器程序

好了，就这些。详细的例子可以看这篇文章.

什么是 shader ？

Shader， 即着色器，是一种类C语法的程序，用于封装硬件相关部分的代码。与普通程序的区别在于 shader 是通过GPU来执行的。

需要给GPU而不是CPU写程序的原因是GPU在处理图形相关运算时远远快于CPU。

不同的 shader 程序在使用时编译成本机硬件支持的机器指令。

shader 主要有两种：

• 顶点着色程序 vertex shader
• 片段着色程序 fragment shader，也称做像素着色器 pixel shader

当然，不只这两种，还有很多其他的着色器程序， 如模板着色器，几何着色器等等。

vertex shader 用于修改(平移，旋转，扭曲)顶点的位置： potision 和确定顶点的颜色
fragment shader 用于确定每个像素的颜色，使用照明，材质等等

编写 shader 程序

• 编译 vertex shader，到ID
• 编译 fragment shader，得到ID
• 检查是否有编译错误

• 链接以上两个 shader 程序， 得到ID

  • 保持这个ID
  • 着色三角形时，使用这个ID
  • 不同的模型可以有不同的shader程序

举个例子

顶点着色器 vertex shader:

in vec4 s_vPosition;
void main () {
  // 看，我不需要任何矩阵操作
  // s_vPosition 的值需要在 -1.0 和 1.0 之间
  gl_Position = s_vPosition;
}

片段着色器 fragment shader:

out vec4 s_vColor;
void main() {
   //不管三七二十一，像素都搞成红的!
   fColor =  vec4 (1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}

与C语言一样，main函数是必须的入口函数。双斜杆为注释。

之所以分为这两部分程序，主要是从性能考虑：画一个三角形，顶点着色器只调用3次，但片段着色器（或像素着色器）可能调用数百万次，取决于你的三角形在屏幕上显示的大小，包含多个像素。

编译着色器

可以通过调用一些OpenGL函数来编译着色器程序。

编译着色器分三步： 创建id，绑定代码, 编译。

• <GLuint> glCreateShader (<type>)

  • 创建一个着色器ID, 具有 GLuint 类型
  • 如 GLuint ID = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

• glShaderSource (<id>, <count>, <src code>, <lengths>)

  • 绑定代码到着色器程序
  • 发生在编译之前

• glCompileShader (<id>)

  • 编译一部分着色器程序

创建、链接、使用着色器

上面只是搞了一个部分着色器，完整的程序需要再来四步：

• <GLuint> glCreateProgram ()

  • 创建一个着色器程序，返回ID, 整个程序生命周期需要保持这个ID

• glAttachShader (<prog id>, <shader id>)

  • 这个调用需要分别对顶点和片段着色器搞两次

• glLinkProgram (<prog id>)

  • 真正的链接着色器程序

• glUseProgram (<prog id>)

  • 需要画三角形的时候使用着色器程序

好了，就这些。详细的例子可以看这篇文章.