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可编程处理器与着色语言 授课教师：陈荣钦 单位：数信学院 着色语言 用指定的绘制模型对几何元素进行绘制的语言 着色树(Shade Trees) Quake III竞技场中的脚本语言 RenderMan着色语言 顶点/片段处理器中使用的语言 DirectX 9中的高级渲染语言(HLSL) OpenGL的GLSL NVIDIA的CG语言 可以在DirectX和OpenGL使用 CG着色语言 C for Graphics 使用比较广泛: 跨API（DirectXOpenGL） 跨平台（Xbox、Windows、Linux、Mac OS X ） 开发者需要CG编译器，从NVIDIA开发主页下载 GLSL 支持GLSL，需要下载： Glew：从下载 必威体育精装版的显卡驱动（GLSL编译器包含在驱动程序中）：从显卡厂商主页下载 GPU编程基础 GLSL教程——来自lighthouse3d 网址：/opengl/glsl/ 为何选择GLSL？ GLSL和CG的功能、性能基本一致，甚至语法也很相近，只是GLSL与OpenGL更加接近。 图形硬件可编程管线介绍 顶点着色器 顶点着色器的输入是顶点数据： 顶点位置：由glVertex3f等指定 顶点颜色：glColor3f、glColorPointer…… 顶点法向：glNormal、glNormalPointer…… 如果开启了可编程管线，下面的OpenGL代码将顶点的位置和颜色发送到顶点着色器 顶点着色器 顶点着色器可以完成以下任务： 使用模型视点矩阵和投影矩阵进行顶点变换 法线变换以及规范化 纹理坐标生成和变换 执行顶点级别的光照计算或者为片段着色器计算某些值 彩色材质应用 上述功能不一定完全使用。但是：如果要执行光照计算，就必须在着色器中实现所有的代码，而不可能让固定管线和可编程管线同时分担上面的工作。 顶点着色器只作用于一个顶点，而不能处理多个顶点的情况。比如，图元装配是在顶点处理之后进行的，无法在顶点着色器内部进行。 必威体育精装版的图形硬件可以在顶点着色器内部访问纹理，称为顶点纹理取样（vertex texture fetch ） 片段着色器 片段着色器的输入是光栅化后的片段值及其相关联的数据、纹理数据等 可以执行的操作： 在插值得到的值上进行操作（从前面的阶段得到） 访问纹理 纹理应用 雾化 计算法线用于执行像素级别的光照 不能让可编程管线和固定管线同时分担上述操作 只作用于一个片段，对邻近片段的访问是不允许的 片段着色器不能访问帧缓存，因此像混合、深度测试、模版测试等操作不能在片段着色器内部使用。 使用GLSL需要的设置 假设我们已经编写了下面两个着色器 检查OpenGL版本 GLSL是OpenGL2.0的一部分，需要检查图形硬件是否支持OpenGL2.0，否则无法执行GLSL着色器。 设置的基本步骤 源代码 如何调试GLSL代码 编译、链接时的错误可以捕捉： GLSL着色器是在GPU中运行的，使用VC等调试器无法进行（调试CPU上执行的代码） GLSL代码一般比较短小 简单的调试技巧：修改一些颜色值来观察效果的变化 OpenGL和GLSL的通信 考虑一个例子：为了在Shader内部执行动画计算，往往需要OpenGL程序传递一个时间timeElapsed变量。 GLSL有两种常用的变量可以在OpenGL中设置： Uniform（一致变量） 用于不经常更改的数据，最多一个图元更改一次，因此不能用于顶点属性（即，不能用于glBegin/glEnd之间） 只读，在OpenGL中设置，在着色器内部不能写入 Attribute（属性变量） 用于顶点属性值的变量，只能在顶点着色器中使用（可以读写），而不能在片段着色器中使用 设置uniform变量 设置步骤： 获取变量的位置（在着色器内部定义） GLint glGetUniformLocation(GLuint program, const char *name); 设置变量值 void glUniform1f(GLint location, GLfloat v0); void glUniform2f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1); void glUniform3f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1, GLfloat v2); void glUniform4f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1, GLfloat v2, GLfloat v3); GLint glUniform{1,2,3,4}fv(GLint location, GLsizei count, GLfloat *v); 设置unifo