解析顶点着色器和片元着色器

管线

也称渲染管线,因为 OpenGL ES在渲染处理过程中会顺序执行一系列操作,这一系列相关的处理阶段就被称为OpenGL ES 渲染管线。OpenGL ES 渲染过程就如流水线作业一样,这样的实现极大地提高了渲染的效率。如图就是 OpenGL ES 的管线图,学习OpenGL ES 就是学习这张图中的每一个部分。


OPenGL渲染管线

图中阴影部分的 Vertex Shader(顶点着色器)Fragment Shader(片元着色器)可编程管线 。可编程管线就是说这个操作可以动态编程而不必写死在代码中。可动态编程实现这一功能一般都是脚本提供的,在OpenGL ES 中也一样,编写这样脚本的能力是由着色语言GLSL提供的。那可编程管线有什么好处呢?方便我们动态修改渲染过程,而无需重写编译代码,当然也和很多脚本语言一样,调试起来不太方便。

Vertex Shader(顶点着色器)

顶点着色器
  • 如图,顶点着色器分为输入和输出两部分,负责的功能是把输入的数据进行矩阵变换位置,计算光照公式生成逐顶点颜⾊,⽣成/变换纹理坐标.并且把位置和纹理坐标这样的参数发送到片段着色器.

  • 输入参数介绍:
    1.着色器程序(Shader Program,图中没有画出):由 main 申明的一段程序源码或可执行文件,描述在顶点上执行的操作:如坐标变换、计算光照公式产生每个顶点颜色、计算纹理坐标。

    2.属性(Attribute):由 vertext array 提供的顶点数据,如空间位置,法向量,纹理坐标以及顶点颜色,属性可以理解为针对每一个顶点的输入数据。属性只在顶点着色器中才有,片元着色器中没有属性。

    3.统一值(Uniforms): Uniforms保存由应用程序传递给着色器的只读常量数据。在顶点着色器中,这些数据通常是变换矩阵,光照参数,颜色等。由 uniform 修饰符修饰的变量属于全局变量,该全局性对顶点着色器与片元着色器均可见,也就是说,这两个着色器如果被连接到同一个应用程序中,它们共享同一份 uniform 全局变量集。因此如果在这两个着色器中都声明了同名的 uniform 变量,要保证这对同名变量完全相同:同名+同类型,因为它们实际是同一个变量。

    4.采样器(Samplers): 一种特殊的 uniform,用于呈现纹理。sampler 可用于顶点着色器和片元着色器。

  • 输出参数介绍:
    1.可变变量(Varying):varying 变量用于存储顶点着色器的输出数据,也存储片元着色器的输入数据。varying 变量会在光栅化处理阶段被线性插值。顶点着色器如果声明了 varying 变量,它必须被传递到片元着色器中才能进一步传递到下一阶段,因此顶点着色器中声明的 varying 变量都应在片元着色器中重新声明为同名同类型的 varying 变量。

    1. gl_Position:在顶点着色器阶段至少应输出位置信息-即内建变量

    2. gl_FrontFacing:为back-face culling stage阶段生成的变量,无论精选是否被禁用,该变量都会生成。

    3. gl_PointSize:点大小。

  • 示例代码

// 位置属性
attribute vec4 position;
// 坐标属性
attribute vec2 textCoordinate; 
// 旋转角度
uniform mat4 rotateMatrix; 
// 输出变量
varying lowp vec2 varyTextCoord; 

// 着色器程序(Shader Program)
void main()
{
  // 赋值坐标属性到输出变量
  varyTextCoord = textCoordinate;
  // 位置乘以旋转矩阵
  vec4 vPos = position;
  vPos = vPos * rotateMatrix; 
  // 赋值位置到内建变量gl_Position上,作为输出信息(必须)
  gl_Position = vPos;
}

Fragment Shader(片元着色器)

片元着色器

片元着色器的作用是处理由光栅化阶段生成的每个片元,最终计算出每个像素的最终颜色。归根结底,实际上就是数据的集合。这个数据集合包含每一个像素的各个颜色分量和像素透明度的值。

  • 输入参数介绍:
    1.着色器程序(Shader program): 由 main 申明的一段程序源码,描述在片元上执行的操作。

    2.可变变量(Varyings): 顶点着色器阶段输出的 varying 变量在光栅化阶段被线性插值计算之后输出到片元着色器中作为它的输入,即上图中的 gl_FragCoord,gl_FrontFacing 和 gl_PointCoord。

    3.统一值(Uniforms): 用于片元着色器的常量,如雾化参数,纹理参数等。

    4.采样器(Samples): 一种特殊的 uniform,用于呈现纹理。

  • 输出参数介绍:
    1.gl_FragColor: 在顶点着色器阶段只有唯一的 varying 输出变量-即内建变量gl_FragColor。

  • 示例代码

// 纹理坐标
varying lowp vec2 varyTextCoord;
// 采样器
uniform sampler2D colorMp;

// 着色器程序(Shader program)
void main()
{
  // 读取纹素(纹理的颜色)放到输出变量gl_FragColor上
  gl_FragColor = texture2D(colorMap,varyTextCoord);
}
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 214,588评论 6 496
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,456评论 3 389
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 160,146评论 0 350
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,387评论 1 288
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,481评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,510评论 1 293
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,522评论 3 414
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,296评论 0 270
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,745评论 1 307
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,039评论 2 330
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,202评论 1 343
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,901评论 5 338
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,538评论 3 322
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,165评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,415评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,081评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,085评论 2 352

推荐阅读更多精彩内容