用KEGG网站做通路富集分析,企业关键词排名优化网址,百度快照网站,外包公司拖欠工资找谁讨要1 前言 本文将介绍 GLSL 中数据类型、数组、结构体、宏、运算符、向量运算、矩阵运算、函数、流程控制、精度限定符、变量限定符#xff08;in、out、inout#xff09;、函数参数限定符等内容#xff0c;另外提供了一个 include 工具#xff0c;方便多文件管理 glsl 代码in、out、inout、函数参数限定符等内容另外提供了一个 include 工具方便多文件管理 glsl 代码实现代码的精简、复用。 Unity 中 Shader 介绍详见 → 【Unity3D】Shader常量、变量、结构体、函数渲染管线介绍详见 → 【OpenGL ES】渲染管线。
2 数据类型
2.1 基本数据类型
2.1.1 基本数据类型
类型说明案例void空类型即不返回任何值void fun() { }bool布尔类型 true、falsebool a true;int带符号的整数int a 0;float带符号的浮点数 float a 1.0; float b 2.; vec2、vec3、vec42 维、3 维、4 维浮点数向量 vec2 a vec2(1., 2.); vec2 b vec2(1.); // ⇔ vec2(1., 1.) vec3 c vec3(a, 3.); // ⇔ vec3(1., 2., 3.) bvec2、bvec3、bvec42 维、3 维、4 维布尔向量 bvec2 a bvec2(true, false); bvec2 b bvec2(true); // ⇔ bvec2(true, true) bec3 c bvec3(a, true); // ⇔ bvec3(true, false, true) ivec2、ivec3、ivec42 维、3 维、4 维整数向量 ivec2 a ivec2(1, 2); ivec2 b ivec2(1); // ⇔ ivec2(1, 1) ivec3 c ivec3(a, 3); // ⇔ ivec3(1, 2, 3) mat2、mat3、mat42x2、3x3、4x4 浮点数矩阵 (列向量) mat2 a mat2(1., 2., 3., 4.); mat2 b mat2(1.); // ⇔ mat2(1., 1., 1., 1.) sampler2D2D 纹理sampler2D sampler;samplerCube盒纹理samplerCube sampler; 说明mat2、mat3、mat4 中的元素都是按照列向量的顺序排列的即 mat2 m mat2(m11, m21, m12, m22) 对应的公式如下。 2.1.2 向量分量访问 GLSL 中的向量vec2、vec3、vec4可以表示一个空间坐标 (x, y, z, w)也可以表示一个颜色 (r, g, b, a)还可以表示一个纹理坐标 (s, t ,p, q)所以 GLSL 提供了多样的分量访问方式。
vec4 v vec4(1.0, 2.0, 3.0, 4.0);
float x1 v.x; // 1.0
float x2 v.r; // 1.0
float x3 v.s; // 1.0
float x4 v[0]; // 1.0vec3 xyz v.xyz; // vec3(1.0, 2.0, 3.0)
vec3 stq v.stq; // vec3(1.0, 2.0, 3.0)
vec3 rgb v.rgb; // vec3(1.0, 2.0, 3.0)
vec3 abc vec3(v[0], v[1], v[2]); // vec3(1.0, 2.0, 3.0)
2.1.3 数据类型转换 GLSL 可以使用构造函数进行显式类型转换。
// 0或0.0转换为false, 非0转换为true
bool a1 bool(1.0); // true
bool a2 bool(0); // false// true转换为1或1.0, false转换为0或0.0
int a3 int(true); // 1
float a4 float(false); // 0.0int a5 int(2.0); // 2
float a6 float(1); // 1.0
2.2 数组 GLSL 只支持一维数组。
// float 数组
float[3] a float[] (1.0, 2.0, 3.0);
float b[3] float[] (1.0, 2.0, 3.0);
float c[3] float[3] (1.0, 2.0, 3.0);// vec 数组
vec2[2] d vec2[] (vec2(0.0), vec2(1.0));
2.3 结构体
struct light {vec4 color;vec3 pos;
};
const light lgt light(vec4(1.0), vec3(0.0)); 说明结构体中的字段不可用 const 修饰。
2.4 内置变量
范围变量说明顶点着色器的 Output 变量highp vec4 gl_Position;顶点坐标信息mediump float gl_PointSize;顶点大小 (只在 GL_POINTS 图元模式下有效) 片元着色器的 Input 变量mediump vec4 gl_FragCoord; 片元在屏幕空间的坐标假设屏幕宽高分别为 width、height x: 片元的x坐标值域 [0, width - 1] y: 片元的x坐标值域 [0, height - 1] z: 片元的深度坐标值域 [0, 1] w: 总是 1通常用于透视除法 bool gl_FrontFacing;标志当前图元是否是正面图元的一部分片元着色器的 Output 变量mediump vec4 gl_FragColor;设置当前片点的颜色
2.5 宏 与 C 语言一样GLSL 中也可以通过 #define 定义宏如下。
#define PI 3.14159265359 另外GLSL 也提供了一些内置宏。
__LINE__ // 当前源码中的行号
__VERSION__ // 当前glsl版本号, 如: 300
GL_ES // 当前运行环境是否是 OPGL ES, 1 表示是
GL_FRAGMENT_PRECISION_HIGH // 当前系统的片元着色器是否支持高浮点精度, 1表示支持
3 运算符
3.1 基础运算符
优先级 (越小越高)运算符说明结合性1()聚组: a * (b c)N/A2 [] () . -- 数组下标 方法参数: fun(arg1, arg2) 属性访问 自增 (a) / 自减 (a--) L - R3 -- - ! 自增 (a) / 自减 (--a) 正 (a) 负 (-a) 号 取反 (!a) R - L4 * / % 乘法 / 除法运算 整数求余运算 (浮点数求余用 mod 函数) L - R5 -加法 / 减法运算L - R7 关系运算符L - R8 !相等性运算符L - R12逻辑与L - R13^^逻辑排他或 (用处基本等于 !)L - R14||逻辑或L - R15? :三目运算符L - R16 - * /赋值和复合赋值L - R17,顺序分配运算L - R 说明GLSL 中没有隐式类型转换因此任何表达式左右两侧的类型必须一致以下表达式都是错误的。
// 以下代码运行时会报错
int a 2.;
int b 1. 2;
float c 2;
float d 2. 1;
bool e 0;
vec2 f vec2(1., 2.) * 2;
3.2 向量运算符
// 标量与向量运算
vec2 a vec2(1., 2.) 3.; // vec2(4., 5.)
vec2 b 3. vec2(1., 2.); // vec2(4., 5.)
vec2 c vec2(1., 2.) * 3.; // vec2(3., 6.)
vec2 d 3. * vec2(1., 2.); // vec2(3., 6.)// 向量与向量运算
vec2 e vec2(1., 2.) vec2(3., 4.); // vec2(4., 6.)
vec2 f vec2(1., 2.) * vec2(3., 4.); // vec2(3., 8.)
3.3 矩阵运算符
// 标量与矩阵运算
mat2 a mat2(1.) 2.; // mat2(3.)
mat2 b 2. mat2(1.); // mat2(3.)
mat2 c mat2(1.) * 2.; // mat2(2.)
mat2 d 2. * mat2(1.); // mat2(2.)// 向量与矩阵运算
vec2 e vec2(1., 2.) * mat2(1., 2., 3., 4.); // vec2(5., 11.)
vec2 f mat2(1., 2., 3., 4.) * vec2(1., 2.); // vec2(7., 10.)// 矩阵与矩阵运算(矩阵对应元素运算)
mat2 g mat2(1.) mat2(2.); // mat2(3.)
mat2 h matrixCompMult(mat2(1.), mat2(2.)); // mat2(2.)// 矩阵与矩阵运算(矩阵乘法)
mat2 i mat2(1., 2., 3., 4.) * mat2(5., 6., 7., 8.); // mat2(23., 34., 31., 46.)
mat2 j mat2(5., 6., 7., 8.) * mat2(1., 2., 3., 4.); // mat2(19., 22., 43., 50.) 4 函数
4.1 自定义函数 GLSL 允许在程序的最外部声明函数函数不能嵌套、不能递归调用且必须声明返回值类型无返回值时声明为 void在其他方面 GLSL 函数与 C 语言函数非常类似。
vec4 getPosition() { vec4 pos vec4(0.,0.,0.,1.);return pos;
}void doubleSize(inout float size) {size size * 2.0;
}
4.2 内置函数 1数值运算
sign(x)、abs(x) // 符号、绝对值
min(a, b)、max(a, b) // 最值函数
ceil(x)、floor(x)、round(x) // 取整函数
fract(x) // 取小数部分
mod(x, y) // 取余数
sqrt(x)、pow(x)、inversesqrt(x) // 幂函数, inversesqrt(x)1/sqrt(x)
exp(x)、exp2(x) // 指数函数(e^x、2^x)
log(x)、log2(x) // 对数函数
degrees(x)、radians(x) // 角度转换函数
sin(x)、cos(x)、tan(x)、asin(x)、acos(x)、atan(x) // 三角函数
sinh(x)、cosh(x)、tanh(x) // 双曲线函数
clamp(x, min, max) // 将x约束在min和max之间, 超过边界就取边界值
smoothstep(min, max, x) // 平滑比例, 公式: ksaturate((x-min)/(max-min)), yk*k*(3-2*k)
mix(a, b, f) // 混合, 公式: y(1-f)*af*b
step(a, b) // 如果ab, 返回0; 如果ab, 返回1; 当a、b是向量时, 每个分量独立判断, 如: step(fixed2(1,1),fixed(0,2))(0,1) 说明以上函数输入的可以是float、vec2、vec3、vec4且可以逐分量操作对于整数求余运算只能用 %对于浮点数求余运算只能用 mod。 2逻辑运算
bvec z lessThan(x, y) // 逐分量比较x y, 将结果写入z的对应位置
bvec z lessThanEqual(x, y) // 逐分量比较x y, 将结果写入z的对应位置
bvec z greaterThan(x, y) // 逐分量比较x y, 将结果写入z的对应位置
bvec z greaterThanEqual(x, y) // 逐分量比较x y, 将结果写入z的对应位置
bvec z equal(x, y) // 逐分量比较x y, 将结果写入z的对应位置
bvec z notEqual(x, y) // 逐分量比较x ! y, 将结果写入z的对应位置
bvec y not(x) // bool矢量的逐分量取反
bool y any(x) // 如果x的任意一个分量是true, 则结果为true
bool y all(x) // 如果x的所有分量是true, 则结果为true 3向量运算
distance(pos1, pos2) // 计算pos1与pos2之间的距离
length(vec) // 计算向量的模长
normalize(vec) // 计算向量的单位向量
dot(v1, v2) // 向量点乘
cross(v1, v2) // 向量叉乘
reflect(i, n) // 根据入射向量和法线向量, 计算反射向量(i和n不需要归一化)
refract(i, n, ratio); // 根据入射向量、法线向量、折射率比值, 计算折射向量(i和n需要归一化, ratio为入射介质折射率/折射介质折射率, 或sin(折射角)/sin(入射角)) 4矩阵运算
// 矩阵与矩阵运算(矩阵对应元素运算)
mat2 a mat2(1.) mat2(2.); // mat2(3.)
mat2 b matrixCompMult(mat2(1.), mat2(2.)); // mat2(2.)// 矩阵与矩阵运算(矩阵乘法)
mat2 c mat2(1., 2., 3., 4.) * mat2(5., 6., 7., 8.); // mat2(23., 34., 31., 46.)
mat2 d mat2(5., 6., 7., 8.) * mat2(1., 2., 3., 4.); // mat2(19., 22., 43., 50.) 5纹理查询函数
vec4 texture(sampler2D sampler, vec2 coord);
vec4 texture2D(sampler2D sampler, vec2 coord);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec3 coord);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec4 coord);
vec4 textureCube(samplerCube sampler, vec3 coord);
5 流程控制 GLSL 的流控制与 C 语言非常相似主要有 if、for、while、continue、break不同的是 GLSL 中多了 discard。使用 discard 会退出片元着色器不会执行后面的操作片元也不会写入帧缓冲区。
for (int i 0; i 10; i) {sum a[i];if (sum 5.0)break;
}while (i 10) {sum a[i];if (i % 3 1)continue;i;
}do {sum a[i];if (sum 5.0)discard;i;
} while (i 10)
6 限定符
6.1 精度限定符 片元着色器中对于浮点数 GLSL 有 highp高、mediump中、lowp低 三种精度。
lowp float color;
varying mediump vec2 Coord;
lowp ivec2 foo(lowp mat3);
highp mat4 m; 在片元着色器的第一行加上 precision highp float表示设定了默认的精度所有没有显式表明精度的变量都会按照默认精度处理。
precision highp float; 通过判断系统环境来选择合适的精度。
#ifdef GL_ES
#ifdef GL_FRAGMENT_PRECISION_HIGH
precision highp float;
#else
precision mediump float;
#endif
#endif
6.2 变量限定符
限定符说明none默认的变量限定符可省略可读写。const修饰的变量为只读类型变量在定义时必须初始化。attribute只能在顶点着色器中使用修饰全局只读变量一般用于修饰顶点属性如顶点的位置、法线、纹理坐标、颜色等。uniform修饰全局只读变量一般用于修饰程序传递给 shader 的变量如屏幕宽高比、光源位置等。varying修饰需要进行光栅化插值的变量在片元着色器中是只读的如纹理坐标等。
// 顶点着色器
attribute vec4 a_position;
attribute vec2 a_texCoord0;
varying vec2 v_texCoord0;void main() {gl_Position vec4(a_position, 1.0);v_texCoord0 a_texCoord0;
}// 片元着色器
precision highp float;
uniform sampler2D u_texture;
varying vec2 v_texCoord0;void main() {gl_FragColor texture(u_texture, v_texCoord0);
}
6.3 函数参数限定符 函数的参数默认以拷贝的形式传递即值传递我们可以为参数添加限定符实现引用传递GLSL 中提供的参数限定符如下。
限定符说明in默认的限定符参数是值传递在函数中可读写。out参数是引用传递在函数中只能写write-only。inout参数是引用传递在函数中可读写read-write。 除了函数的参数可以用 in、out、inout 修饰全局变量也可以用这些限定符修饰如下。
// 顶点着色器
in vec3 a_position;
in vec2 a_texCoord0;
out vec2 v_texCoord0;void main() {gl_Position vec4(a_position, 1.0);v_texCoord0 a_texCoord0;
}// 片元着色器
precision highp float;
uniform sampler2D u_texture;
in vec2 v_texCoord0;
out vec4 o_fragColor;void main() {o_fragColor texture(u_texture, v_texCoord0);
}
7 include GLSL 中没有提供 #include 功能如以下代码会运行报错。
#include shaders/utils/constant.glsl 要想实现一个 glsl 文件依赖另一个 glsl 文件可以使用以下工具加载 glsl 字符串。 ShaderUtils.java
import android.content.Context;import java.util.HashSet;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;/*** Shader工具类* author little fat sheep*/
public class ShaderUtils {// 匹配: #include xxx 或 #include “xxx”, 并且不以//开头private static final String INCLUDE_REGEX (?m)^(?!//\\s*)#include\\s(([^])|\([^\])\);/*** 通过asset加载shader* param vertexShader 顶点着色器路径, 如: shaders/origin_vert.glsl* param fragmentShader 片元着色器路径, 如: shaders/origin_frag.glsl*/public static String[] loadShader(Context context, String vertexShader, String fragmentShader) {String vertex StringUtils.loadString(context, vertexShader);String fragment StringUtils.loadString(context, fragmentShader);String vertex1 replaceIncludeFiles(context, vertex);String fragment1 replaceIncludeFiles(context, fragment);return new String[] { vertex1, fragment1 };}/*** 通过资源id加载shader* param vertexShader 顶点着色器资源id, 如: R.raw.origin_vertex* param fragmentShader 片元着色器资源id, 如: R.raw.origin_fragment*/public static String[] loadShader(Context context, int vertexShader, int fragmentShader) {String vertex StringUtils.loadString(context, vertexShader);String fragment StringUtils.loadString(context, fragmentShader);String vertex1 replaceIncludeFiles(context, vertex);String fragment1 replaceIncludeFiles(context, fragment);return new String[] { vertex1, fragment1 };}/*** 将shader字符串中#include的文件替换为文件内容*/public static String replaceIncludeFiles(Context context, String shaderContent) {Pattern pattern Pattern.compile(INCLUDE_REGEX);HashSetString set new HashSet(); // 用于去掉重复的includereturn replaceIncludeFiles(context, shaderContent, pattern, set);}/*** 将shader字符串中#include的文件替换为文件内容(include的文件中可能也有include, 需要递归调用)*/private static String replaceIncludeFiles(Context context, String shaderContent, Pattern pattern, HashSetString set) {Matcher matcher pattern.matcher(shaderContent);StringBuffer sb new StringBuffer(shaderContent.length());while (matcher.find()) {String angleBrackets matcher.group(2); // 尖括号内的路径String quotationMarks matcher.group(3); // 引号内的路径String file angleBrackets ! null ? angleBrackets : quotationMarks;if (set.contains(file)) {matcher.appendReplacement(sb, ); // 删除重复的include} else {set.add(file);String includeShader StringUtils.loadString(context, file); // 加载include文件中的字符串String quoteShader Matcher.quoteReplacement(includeShader); // 替换字符串中的转义字符String wholeShader replaceIncludeFiles(context, quoteShader, pattern, set); // 递归替换字串中的includematcher.appendReplacement(sb, wholeShader); // 将字符串添加到sb中}}matcher.appendTail(sb);return sb.toString();}
} StringUtils.java
import android.content.Context;import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;/*** 字符串工具类* author little fat sheep*/
public class StringUtils {/*** 根据资源路径读取字符串* param assetPath 资源路径, 如: shaders/origin_vert.glsl*/public static String loadString(Context context, String assetPath) {String str ;try (InputStream inputStream context.getAssets().open(assetPath)) {str loadString(inputStream);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return str;}/*** 根据资源id读取字符串* param rawId 资源id, 如: R.raw.origin_vertex*/public static String loadString(Context context, int rawId) {String str ;try (InputStream inputStream context.getResources().openRawResource(rawId)) {str loadString(inputStream);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return str;}private static String loadString(InputStream inputStream) {StringBuilder sb new StringBuilder();try (BufferedReader br new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream))) {String line;while ((line br.readLine()) ! null) {sb.append(line).append(\n);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return sb.toString();}
}
