梳理 Opengl ES 3.0 （二）剖析一個GLSL程序

OpenGL ES shading language 3.0 也被稱作 GLSL，是個 C風格的編程語言。

 

Opengl ES 3.0內部有兩種可編程處理單元，即Vertex processor和Fragment processor，分別用來處理Vertex shader executable和Fragment shader executable。注意，Opengl ES 3.0不支持Geometry Shader。上圖中，紫色部分就是可執行體了，即 executable .

 先來一段Vertex shader代碼

#version 300 es //版本號
in vec4 VertexPosition; //應用層輸入逐頂點位置坐標數據
in vec4 VertexColor; //應用層輸入逐頂點顏色數據
uniform float RadianAngle; //應用層輸入數據
out vec4 TriangleColor;

mat2 rotation = mat2(cos(RadianAngle),sin(RadianAngle),
-sin(RadianAngle),cos(RadianAngle));

void main()
{
　　gl_Position = mat4(rotation)*VertexPosition;//給內置數據賦值

　　TriangleColor = VertexColor;

}

再來一段Fragment shader代碼

#version 300 es
precision mediump float;//配置精度
in vec4 TriangleColor;
out vec4 FragColor;
void main() {
FragColor = TriangleColor;
};

 上面這兩段代碼，只是文本數據，上述的兩種processor可沒辦法直接執行，這就需要一個叫做編譯和鏈接的步驟，來將這個文本數據變成executable的數據。可以通過下圖來了解這個創建executable的過程：

 

需要在應用層加載和編譯shader，使用如下代碼進一步說明：

GLuint loadAndCompileShader(GLenum shaderType, const char* sourceCode) 
{
　　// Create the shader
　　GLuint shader = glCreateShader(shaderType);
　　if ( shader ) 
　　{
　　　　// Pass the shader source code
　　　　glShaderSource(shader, 1, &sourceCode, NULL);
　　　　// Compile the shader source code
　　　　glCompileShader(shader);
　　　　// Check the status of compilation
　　　　GLint compiled = 0;
　　　　glGetShaderiv(shader,GL_COMPILE_STATUS,&compiled);
　　　　if (!compiled)
　　　　{
　　　　// Get the info log for compilation failure
　　　　GLint infoLen = 0;
　　　　glGetShaderiv(shader,GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLen);
　　　　if (infoLen) 
　　　　{
　　　　　　char* buf = (char*) malloc(infoLen);
　　　　　　if (buf) 
　　　　　　{
　　　　　　　　glGetShaderInfoLog(shader, infoLen, NULL, buf);
　　　　　　　　printf("Could not compile shader %s:" buf);
　　　　　　　　free(buf);
　　　　　　}
　　　　// Delete the shader program
　　　　glDeleteShader(shader);
　　　　shader = 0;
　　　　}
　　}
}
return shader;
}

 

使用如下代碼來執行鏈接過程：

GLuint linkShader(GLuint vertShaderID,GLuint fragShaderID){
if (!vertShaderID || !fragShaderID){ // Fails! return
return 0;
}
// Create an empty program object
GLuint program = glCreateProgram();
if (program) {
// Attach vertex and fragment shader to it
glAttachShader(program, vertShaderID);
glAttachShader(program, fragShaderID);
// Link the program
glLinkProgram(program);
GLint linkStatus = GL_FALSE;
glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &linkStatus);
if (linkStatus != GL_TRUE) {
GLint bufLength = 0;
glGetProgramiv(program, GL_INFO_LOG_LENGTH,
&bufLength);
if (bufLength) {
char* buf = (char*) malloc(bufLength);
if(buf) { glGetProgramInfoLog(program,bufLength,NULL,buf);
printf("Could not link program:\n%s\n", buf);

free(buf);
}
}
glDeleteProgram(program);
program = 0;
}
}
return program;
}

前文一直提到的executable就是這個返回的句柄變量 program。這個program將會在流水線的Processor上執行。

回過頭再來分析vertex shader代碼和fragment shader代碼。

in vec4 VertexPosition;
in vec4 VertexColor;

shader代碼里聲明的這兩個變量的值是從哪里獲取的呢，這就涉及了一個重要的環節，就是應用層和shader層的數據通信問題。為了方便理解，根據執行的位置不同，可以把應用層看做CPU，把shader層看做GPU。即可抽象為CPU與GPU通信，進一步抽象為客戶端C和服務端S之間的通信。下面來解釋這個通信的流程，從通信上來說，必然是要先讓客戶端找到服務器端的一個通信端口，然后客戶端建立與這個通信端口的連接，最后只要往這個連接上扔數據，這樣服務端就能收到數據了。

首先實現尋找到服務端通信端口的功能，以下代碼就幫助CPU端找到GPU端的數據通信端口

GLuint positionAttribHandle;
GLuint colorAttribHandle;

positionAttribHandle = glGetAttribLocation(programID, "VertexPosition");
colorAttribHandle = glGetAttribLocation(programID, "VertexColor");

以下代碼，實現了往通信通道上扔數據的功能：

// Send data to shader using queried attrib location
glVertexAttribPointer(positionAttribHandle, 2, GL_FLOAT,GL_FALSE, 0, gTriangleVertices);
glVertexAttribPointer(colorAttribHandle, 3, GL_FLOAT,GL_FALSE, 0, gTriangleColors);

GPU端，默認所有這些頂點屬性端口都是關閉的，因此需要打開這些通信端口：

// Enable vertex position attribute
glEnableVertexAttribArray(positionAttribHandle);
glEnableVertexAttribArray(colorAttribHandle);

這樣，一條通信信道就算建立起來了。