音视频开发之旅(八)GLSL及Shader的渲染流程

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目录 GLSl是什么?

GLSL特有语法

Shader的渲染流程

EGL上下文环境

参考

收获

一、GLSL是什么? GLSL(OpenGL Shading Language),是用来在OpenGL中编写着色器(顶点着色器和片元着色器)程序的语言,该程序会在GPU(Graphic Processor Unit)上执行,使得渲染管线具有可编程性。

二、GLSL的特有语法 GLSL和C非常相似,基本类型、函数、结构体(stuct、对应java的class)比较常用,流程控制等。没有指针,但增加了不少着色器特有的基本类型。 学习一门语言首先看它的数据类型的表示,再学习具体的运行流程,由于运行流程上和C、Java等语言基本一致。所以我们来重点看看GLSL特有的数据类型的表示,从基本类型、修饰符、内置变量、内置函数四个方面说明。

2.1 基本类型 在计算机图形中,向量和矩阵是变换的基础,这两种数据类型也是GLSL的核心

vec2 ,vec3 ,vec4:浮点向量 ivec2 ,ivec3 ,ivec4:整数向量 uvec2 ,uvec3 ,uvec4:无符号整型向量 bvec2 ,bvec3 ,bvec4:boolean向量 mat2,mat3,mat4,mat2x3…:浮点矩阵

sampler2D :二维纹理句柄

2.2 修饰符 const:(只读) 常量变量 attribute:只能用于顶点着色器,用于经常更改的信息 uniform: (始终如一的)用于不经常更改的信息,可用于顶点和片元着色器 varying:(易变的)用于修饰从顶点着色器向片元着色器传递变量。

2.3 内置变量 最常见的是顶点着色器和片元着色器的输出变量

Vertex Shader的内置变量 :gl_position和gl_pointSize FragmentShader的内置变量:gl_FragColor

  1. 4 函数与内置函数 GLSL的函数和C的函数使用基本一致,在定义函数前,必须要先声明。 不同之处在于GLSL在函数参数的传递上提供了特殊的限定符(修饰符),和aidl有点类似,具体如下

in : 默认模式, 值传递的方式,不能修改 inout: 引用传递,允许修改,修改后函数退出后发生变化 out:表示改变量的值不被传入函数,但在函数返回时将被修改

GLSL语言最强大的功能之一是提供了内置函数

常用的如下:

abs:绝对值 floor:向下取整 ceil:向上取整 mod:取模 min:最小 max:最大 clamp:中间值 dot:计算两个向量的点积 pow:计算标量的幂次

在每个shader中必须有且只能有一个main函数

三、Shader的渲染流程 了解了GLSL的基本语法,下面我们来学习下如何把Shader传递给OpenGL的渲染管线。

3.1 OpenGL的渲染架构

图片来源:[OpenGL入门第二课--常用的固定存储着色器]

从上图中我们可以看出整个管线分为2部分,Client和Server Client就是我们编写的程序代码以及OpenGL API,这部分运行在CPU上 Server 是真正完成渲染操作的,它运行中GPU上 Client和Server的通信只能通过Attributes属性、Uniforms和Texture Data纹理数据这三种数据类型。并且Attributes属性只能传给顶点着色器

3.2 如何创建Shader可执行程序?

图片来自《音视频开发进阶指南》

下面看下如何创建创建在GPU可执行程序(Program)

我们通过上图可以看到分为四个环节

创建program :glCreateProgram

attachShader: 创建顶点和片元着色器、设置source、编译,attach到program

链接:glLinkProgram

使用: glUseProgram

四、EGL环境 OpenGL 不负责窗口和上下文的管理,该职责有各平台自己实现,比如android平台的EGL就是担当这个角色, 它是 OpenGL ES 和 native window system 之间的接口. EGL采用双缓冲工作模式,Front Frame Buffer和Back Frame Buffer,正常绘制操纵的目标都在Back Frame Buffer ,操作完毕之后调用eglSwapBuffer将绘制完毕的FrameBuffer交换到Front Frame Buffer并显示。 在android中GlSurfaceView实现了EGL环境和GLThread线程,下一篇我们通过对GlSurfaceView使用来绘制平面图形。

五、参考 《音视频开发进阶指南》 《OpenGL ES 3.0编程指南》 [GLSL基础语法介绍]

六、收获 了解GLSL的概念和语法

了解Shader渲染架构和程序的执行流程

了解EGL

感谢你的阅读。

最近这两篇都是OpenGL的基本概念、语法及流程,这些知识和概念是非常重要的,要把这些基础知识吸收内化。

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