Основы GLSL

В данном параграфе я вкратце коснусь некоторых базовых моментов синтаксиса GLSL.

Примитивные типы

В GLSL определены следующие примитивные типы:

• void: функция не возвращает никакого значения

• bool: логические значения true или false

• int: целочисленные значения

• float: числовые значения с плавающей точкой

• vec2, vec3, vec4: двух-, трех- и четырехмерные векторы соответственно, которые содержат объекты типа float

• ivec2, ivec3, ivec4: двух-, трех- и четырехмерные векторы соответственно, которые содержат объекты типа int

• bvec2, bvec3, bvec4: двух-, трех- и четырехмерные векторы соответственно, которые содержат объекты типа bool

• mat2, mat3, mat4: матрицы размера 2х2, 3х3 и 4х4 соответственно, которые содержат объекты типа float

• sampler2D, samplerCube: специальные типы - семплеры для работы с текстурами. С помощью сэмплеров во фрагментном шейдере мы можем получить цветовые значения текстур и передать их примитиву

Как и С/С++ в GLSL можно также создавать сложные типы - структуры, которые содержать наборы примитивных типов:

struct someStruct{
	int someInt;
	vec4 someVec;
}

В GLSL мы можем не просто объявить переменную, но и добавить к ней определенное поведение. Это делается с помощью модификаторов (квалификаторов). Используются следующие модификаторы:

• attribute: атрибут или часть описания вершины, которое передается из программы на WebGL в вершинный шейдер

• const: константы, эти переменные определяют свое значение только один раз и в процессе программы его уже не меняют

• uniform: по сути то же переменные с константными значениями, только эти значения задаются для всего примитива

• varying: переменная, которая задается в вершинном шейдере и затем передается во фрагментный шейдер, где может быть использована

В использованных ранее примерах мы уже применяли модификатор в вершинном шейдере: attribute vec3 aVertexPosition;. Здесь aVertexPosition представляет описание вершины и имеет тип трехмерного вектора, поскольку мы используем вершину в трехмерном пространстве.

Квалификаторы для чисел с плавающей точкой

Кроме различных модификаторов мы также можем использовать квалификаторы для чисел с плавающей точкой - то есть для переменных типа float:

• highp: число с плавающей точкой сохраняет максимальную точность

• mediump: число со средней степенью точности

• lowp: диапазон плавающей запятой от -2 до 2

Например, varying highp vec4 vColor; - здесь каждое число float в векторе vec4 имеет высокую точность.

Встроенные глобальные переменные GLSL

Кроме задаваемых разработчиком переменных GLSL имеет также небольшой набор встроенных глобальных переменных, которые могут использоваться в вершинном или фрагментном шейдерах:

• gl_Position: переменная имеет тип vec4 и указывает на положение вершины. Используется в вершинном шейдере в качестве выходного параметра

• gl_PointSize: имеет тип float и содержит размер точки. Используется в вершинном шейдере в качестве выходного параметра

• gl_FragCoord: имеет тип vec4 и указывает на положение фрагмента в буфере фреймов. Используется во фрагментном шейдере в качестве входного параметра

• gl_FontFacing: имеет тип bool и определяет, принадлежит ли фрагмент лицевому примитиву. Используется во фрагментном шейдере в качестве входного параметра

• gl_PointCoord: имеет тип vec2 и указывает на позицию фрагмента внутри точки. Используется во фрагментном шейдере в качестве входного параметра

• gl_FragColor: имеет тип vec4 и указывает на итоговый цвет фрагмента. Используется во фрагментном шейдере в качестве выходного параметра

• gl_FragData[n]: имеет тип vec4 и указывает на цвет фрагмента для прикрепления цвета n. Используется во фрагментном шейдере в качестве выходного параметра

Например, в вершинном шейдере мы устанавливаем переменную gl_Position для установки финальной позиции вершины:

attribute vec3 aVertexPosition;
 void main(void) {
  gl_Position = vec4(aVertexPosition, 1.0);
}

Но мы можем, например, добавить сжатие по оси X, разделив значение координаты Х вершины на какой-нибудь коэффициент:

attribute vec3 aVertexPosition;
const float k=2.0;
 void main(void) {
	float x = aVertexPosition.x / k;
    gl_Position = vec4(x, aVertexPosition.y, aVertexPosition.z, 1.0);
}

В итоге фигура сожмется в два раза, так как у нас коэффициент 2.0. Переменная aVertexPosition представляет вектор {x, y, z}, поэтому мы можем обратиться к каждой составляющей отдельно: aVertexPosition.x / k. И затем установить все составляющие вектора gl_Position.

Втроенные функции

GLSL обладает рядом встроенных функций, которые мы впоследствии будем использовать в своих программах. Некоторые из них:

• dot(x, y): возвращает скалярное произведение векторов x и y

• cross(x, y): возвращает векторное произведение векторов x и y

• matrixCompMult(mat x, mat y): возвращает произведение матриц x и y, которые должны быть одной размерности

• normalize(x): возвращает нормализованный вектор x, то есть такой вектор, у которого длина равна 1

• reflect(t, n): отражает вектор t вдоль вектора n

• sin(angle): возвращает синус угла angle

• cos(angle): возвращает косинус угла angle

• pow(x, y): возвращает x в степени y

• max(x, y): возвращает максимальное из двух значений

• min(x, y): возвращает минимальное из двух значений