技术标签: shader variables OpenGL ES attributes constants arrays float
一、Vertex Shader简介
前面一直有出现Vertex Shader,但Vertex Shader一直犹抱琵琶半遮面的感觉,本文将彻底揭开其面纱,看个清清楚楚、明明白折,以满足自己的好奇心。Vertex Shader在OpenGL ES 2.0的管道中的位置如下图所示:
本节将描述以下内容:
1)Vertex Shader的输入和输出
2)Vertex Shader的可移植性问题
3)Vertex Shader的例子
二、Vertex Shader的输入/输出和操作对象
Vertex Shader的操作对象是“顶点”。其输入/输出如下图所示:
Vertex Shader输入:
• Attributes:通过Vertex Arrays提供的每个顶点的数据
• Uniforms:由Vertex Shader使用的常量数据
Vertex Shader程序:
• Shader program:Vertex Shader的可执行程序,它描述将在顶点上执行的操作
Vertex Shader输出:
• varying变量:Vertex Shader的输出叫做varying变量,它有以下两个用处:
1)用于计算产生fragment
2)作为Fragment Shader的输入
三、Vertex Shader的内嵌变量
它包括以下几种内嵌变量:
• 特别变量:被Vertex Shader作为输出
• uniform状态:如深度范围
• 指定最大值的常量:如attribute个数、varying个数、uniforms个数
1. 特殊变量(Built-In Special Variables)
它作为Vertex Shader的输出、且作为Fragment Shader的输入,可用特别变量如下:
• gl_Position:它以裁剪坐标的方式输出“顶点位置”,且是一个highp变量。
• gl_PointSize:它以像素为单位输出“点的大小”,其值被限制在OpenGL ES 2.0可实现的范围内,且是一个mediump变量。
• gl_FrontFacing:它不直接由Vertex Shader写,是一个boolean变量。
2. Uniform状态变量(Built-In Uniform State)
• gl_DepthRange:是Vertex Shader中唯一的一个Uniform状态变量,它以窗口坐标来表示深度范围。其数据类型如下:
struct gl_DepthRangeParameters {
highp float near; // near Z
highp float far; // far Z
highp float diff; // far - near
}
uniform gl_DepthRangeParameters gl_DepthRange;
3. 常量(Built-In Constants)
Vertex Shader中指定最大值的常量如下:
const mediump int gl_MaxVertexAttribs = 8;
const mediump int gl_MaxVertexUniformVectors = 128;
const mediump int gl_MaxVaryingVectors = 8;
const mediump int gl_MaxVertexTextureImageUnits = 0;
const mediump int gl_MaxCombinedTextureImageUnits = 8;
1)gl_MaxVertexAttribs
指示支持的Vertex Attribute的最大值,其值最小为8。
2)gl_MaxVertexUniformVectors
指示Vertex Shader最多支持多少个vec4 uniform,其值最小为128。
3)gl_MaxVaryingVectors
Vertex Shader最多可以输出多少个vec4变量,其值最小为8。
4)gl_MaxVertexTextureImageUnits
Vertex Shader最多支持多少个纹理单元,其值最小为0,即不支持顶点纹理获取。
5)gl_MaxCombinedTextureImageUnits
Vertex Shader和Fragment Shader总共最多支持多少个纹理单元,其值最小为8。
在具体的硬件平台上,可通过以下代码获取当前可支持的最大值:
GLint maxVertexAttribs, maxVertexUniforms, maxVaryings;
GLint maxVertexTextureUnits, maxCombinedTextureUnits;
glGetIntegerv(GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS, &maxVertexAttribs);
glGetIntegerv(GL_MAX_VERTEX_UNIFORM_VECTORS, &maxVertexUniforms);
glGetIntegerv(GL_MAX_VARYING_VECTORS, &maxVaryings);
glGetIntegerv(GL_MAX_VERTEX_TEXTURE_IMAGE_UNITS,&maxVertexTextureUnits);
glGetIntegerv(GL_MAX_COMBINED_TEXTURE_IMAGE_UNITS,&maxCombinedTextureUnits);
4. 精度限制 (Precision Qualifiers)
在Vertex Shader中,如果没有指定默认的精度,则float和int的精度为highp。在Vertex Shader中,除color和lighting计算为mediump之外,其它的都为highp。
四、OpenGL ES 2.0 Vertex Shader限制
为了让Shader Source可以大部分平台上进行运行(即可移植性好),需要参加以下限制。
1. Vertex Shader长度
目前没有办法获得具体平台可支持的最大指令数,但如果Shader source超过其限制,则编译会失败。
2. 临时变量(函数内局部变量)的个数
也没有指定最大数,但如果Shader source超过其限制,则编译会失败。
3. 流程控制
• 对于for循环,有以下限制:
1)只能有一个循环变量
2)循环变量必须被常量表达式初始化
3)条件判断必须为下面的一种:
loop_indx < constant_expression
loop_indx <= constant_expression
loop_indx > constant_expression
loop_indx >= constant_expression
loop_indx != constant_expression
loop_indx == constant_expression
4)循环变量必须通过以下方式来进行修改,且只能在循环表达式内部修改,不能在循环体内修改
loop_index--
loop_index++
loop_index -= constant_expression
loop_index += constant_expression
5)循环变量在循环体内部,只能做为函数的只读参数。
注:while和do-while循环不支持。
• 对于if-else判断语句,其条件判断bool_expression必须为scalar boolean value。
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