OpenGL(三)着色器语言GLSL
着色器语言
在GPU上运行的图形渲染语言，类C风格。
类似于CUDA，但是又没有CUDA通用，又有点像Verilog这种硬件描述语言
GLSL是一种着色器语言，需要有对应的图形API环境配合，可以使用OpenGL，也可以使用OpenGL ES，也可以使用WebGL。三者的关系可以简单理解为ES为GL的精简版，WebGL是ES的二次包装。其他图形API有自己对应的着色器语言，大同小异。
根据上篇blog提到的图形渲染流程，其中要用到着色器语言的流程有：
- 顶点着色器：计算一个3D空间顶点的2D坐，输出为xyzw，其中xy为相机坐标系中的坐标，z为zbuffer，用于判断覆盖关系，w为放缩值，一般都是1，即不进行放缩。
- 几何着色器：对所有顶点做处理
- 片段着色器：计算每个像素的像素像素值，输出每个像素的RGBA，前面的为RGB通道，最后的A为透明通道。
GLSL基本语法
着色器代码结构：
#version version_number //版本信息，GLSL的版本和OpenGL版本是对应的
in type in_variable_name;
in type in_variable_name; //输入数据类型，名称
out type out_variable_name;
uniform type uniform_name;
void main()
{
// 处理输入并进行一些图形操作
...
// 输出处理过的结果到输出变量
//GLSL的顶点着色器必须设置gl_Position变量
//片段着色器必须设置gl_FragColor变量
out_variable_name = weird_stuff_we_processed;
}
如果我们打算从一个着色器向另一个着色器发送数据，我们必须在发送方着色器中声明一个输出，在接收方着色器中声明一个类似的输入。当类型和名字都一样的时候，OpenGL就会把两个变量链接到一起，它们之间就能发送数据了.
不同着色器之间的局部变量是无法互通的。
想要数据互通，GLSL中提供了一种类似于C语言全局变量的数据类型Uniform，初始化方式如上面代码所示。
数据类型
和其他编程语言一样，GLSL有数据类型可以来指定变量的种类。GLSL中包含C等其它语言大部分的默认基础数据类型：float，int，bool等。GLSL是强数据类型语言，不允许进行数据隐式变换。像int a = 1.0*3这种是不允许的int a = int(1.0)*3是允许的。GLSL中只有一维数组，声明方式和C语言一样，且GLSL数组提供了一个隐式的方法length()返回数组长度。
像cuda一样GLSL有几个数据并在一起的数据向量类型，例如vec4，包含4个float数据的向量。
| 类型 | 含义 |
|---|---|
| vecn | 包含n个float分量的默认向量 |
| bvecn | 包含n个bool分量的向量 |
| ivecn | 包含n个int分量的向量 |
| uvecn | 包含n个unsigned int分量的向量 |
| dvecn | 包含n个double分量的向量 |
向量最长为4，使用.xyzw来读取。允许一次读取多个元素
vec3 temp1 = vec3(0.1,0.1,0.1);
vec3 temp2 = temp1.zyx // 约等于顺序反转了
vec2 temp3 = temp1.xxx + temp2.xyz; //类似于广播机制
向量的点积和叉积使用内置函数dot和cross。
GLSL中内置的数据类型还有矩阵mat，但是矩阵只有浮点型的，而且是列优先排序。
mat4 m = mat4(1.0)//初始化一个对角线矩阵
vec2 a = vec2(1.0,2.0);
vec2 b = vec2(3.0,4.0);
mat2 n = mat2(a,b);
mat2 m = mat2(1.0,2.0,3.0,4.0);//列优先排列
m = n = [ 1 3 2 4 ] m = n = \begin{bmatrix} 1 & 3\\ 2 & 4 \end{bmatrix} m=n=[1234]
除此之外GLSL中还可以定义结构体，方法和C语言一样。且函数可以进行重载。
控制逻辑
for循环、if分支、函数定义，跟C语言都基本一致。
bool inRect(vec2 pt, vec4 rect)
{
bool result = false;
return result;
}
代码
一个顶点着色器和片段着色器的demo
VertexShader:
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos; // 位置变量的属性位置值为 0
layout (location = 1) in vec3 aColor; // 颜色变量的属性位置值为 1
out vec3 ourColor; // 向片段着色器输出一个颜色
void main()
{
gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
ourColor = aColor; // 将ourColor设置为我们从顶点数据那里得到的输入颜色
}
FragmentShader:
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 ourColor;
void main()
{
FragColor = vec4(ourColor, 1.0);
}
效果：
