glsl 基礎語法

向量（Vector）

在 GLSL 中向量一般用於儲存頂點坐標、顏色或紋理坐標數據。一個向量可以包含 2 到 4 個分量（Component），分量的類型也可以是以上基礎類型中的任意一個，一般情況下我們使用浮點型 vecn 就已經足夠了。

關鍵字	含義	舉例
vecn	包含 n 個 float 類型分量的向量	vec2、vec4
ivecn	包含 n 個 int 類型分量的向量	ivec2、ivec4
uvecn	包含 n 個 uint 類型分量的向量	uvec2、uvec4
bvecn	包含 n 個 bool 類型分量的向量	bvec2、bvec4

 

創建向量

我們可以使用不同的構造函數來創建相應的向量：

vec2 coord = vec2(0.5, 0.5); // 含有 2 個 float 類型分量的向量
ivec3 police = ivec3(1, 1, 0); // 含有 3 個 int 類型分量的向量
bvec4 hello = bvec4(true, false, true, false); // 含有 4 個 bool 類型分量的向量

只傳入一個參數的情況下會自動將其他值也設為第一個參數：

vec3 three = vec3(0.1); // 等同於 vec3(0.1, 0.1, 0.1)

也可以使用一個向量作為參數傳給另一個向量構造函數：

vec2 two = vec2(0.1, 0.2);
vec3 three = vec3(two, 0.3); // vec3(0.1, 0.2, 0.3)

而將“大”向量作為參數來創建“小”向量（降維）會自動拋棄多余的值：

vec4 four = vec4(0.1, 0.2, 0.3, 0.4);
vec3 three = vec3(four); // 等同於 vec3(0.1, 0.2, 0.3)，拋棄了 0.4

 

 分量

實際上所有向量都可以使用 xyzw、rgba 和 stpq 分量名，但是為了代碼的嚴謹性和可讀性，建議使用相應的分量名

分量名（對應第 1 - 4 個分量）	使用場景
x, y, z, w	頂點坐標向量
r, g, b, a	顏色向量
s, t, p, q	紋理坐標向量

重組

另外，你還可以使用同一組分量名的任意組合來創建一個新的向量：

vec4 coord = vec4(0.1, 0.2, 0.3, 0.4);
vec2 one = coord.xx; // vec2(0.1, 0.1)
vec2 two = coord.xy; // vec2(0.1, 0.2)
vec3 three = coord.xzw; // vec3(0.1, 0.3, 0.4)
vec4 four = coord.wzyx; // vec4(0.4, 0.3, 0.2, 0.1)
vec4 boom = coord.xyzw + coord.wzyx; // vec4(0.5, 0.5, 0.5, 0.5)
vec4 hello = vec4(coord.zyx, 0.0); // vec4(0.3, 0.2, 0.1, 0.0)

 

矩陣（Matrix）

矩陣最多能夠支持 4 列 4 行的數據，且其元素只能夠為 float 類型。

下面表格中的 n 和 m 皆為 2 到 4 的任意數字

 

關鍵字	含義	舉例
matnxn /matn	表示一個 n 列 n 行的浮點型矩陣	mat2、mat3、mat3x3
matnxm	表示一個 n 列 m 行的浮點型矩陣	mat2x3、mat4x3

 

創建矩陣

使用不同的構造函數來創建相應的矩陣：

// 創建一個 2x2 的矩陣
mat2 two = mat2(0.1, 0.2, // 第一列
                 0.3, 0.4); // 第二列

0.1	0.3
0.2	0.4

// 創建一個 3x3 的矩陣
mat3 three = mat3(0.1, 0.2, 0.3, // 第一列
                  0.4, 0.5, 0.6, // 第二列
                  0.7, 0.8, 0.9); // 第三列

0.1	0.4	0.7
0.2	0.5	0.8
0.3	0.6	0.9

 

只傳入一個參數的情況下會自動補零：

mat2 two = mat2(1.0); // 等同於 mat2(1.0, 0.0, 0.0, 0.0)
mat3 three = mat2x3(1.0); // 等同於 mat3(1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0)

我們也可以向構造函數傳入向量來創建矩陣：

vec2 a = vec2(1.0, 0.0);
vec2 b = vec2(0.5, 0.1);
mat2 four = mat2(a, b); // 等同於 mat2(1.0, 0.0, 0.5, 0.1)
// 創建一個 2x3 的矩陣
mat2x3 haha = mat2x3(a, 0.3,
              b, 0.2); // 等同於 mat2x3(1.0, 0.0, 0.3, 0.5, 0.1, 0.2)

降維操作會自動拋棄多余的元素，升維則會自動補零：

// 偽代碼
mat3x3(mat4x4); // 保留參數的前 3 列前 3 行的元素
mat2x3(mat4x2); // 保留參數的前 2 列前 2 行的元素，第 3 行補零

獲取元素

可以通過 [] 操作符來獲取矩陣的某個元素（下標從 0 開始）：

mat3 three = mat3(0.1, 0.2, 0.3, // 第一列
                  0.4, 0.5, 0.6, // 第二列
                  0.7, 0.8, 0.9); // 第三列
float el = three[0][2]; // 獲取第一列第三行的元素：0.3

也可以通過分量名來獲取元素：

float el = three[0].z; // 同上，獲取第一列第三行的元素：0.3

 

 采樣器（Sampler）

 在 GLSL 中我們需要通過采樣器來獲取紋理的信息。采樣器只能在 Shader 外部的宿主語言中通過 OpenGL 的 API 來進行賦值。

 采樣器的類型較多，這里只列出了常見的幾個

關鍵字	含義
smapler2D	用來訪問 2D 紋理的句柄
sampler3D	用來訪問 3D 紋理的句柄
samplerCube	用來訪問立方體映射紋理的句柄
sampler2DArray	用來訪問 2D 紋理數組的句柄

> 剩下不常用的還有 samplerCubeShadow、sampler2DShadow、sampler2DArrayShadow、isampler2D、isampler3D、isamplerCube、isampler2DArray、usampler2D、usampler3D、usamplerCube、usampler2DArray。

采樣器必須使用 uniform 關鍵字來修飾，內置的 texture 函數獲取顏色：

uniform sampler2D myTexture;
// 通過內置的 texture 函數獲取 myTexture 紋理 uv_0 坐標處的顏色
vec4 color = texture(myTexture, uv_0);

結構體（Structure）

 GLSL 允許你使用 struct 關鍵字來自定義一個新的類型，新的自定義類型可以包含其他已經定義的類型：

// 定義一個名為 circle 的類型，包含一個浮點型成員和一個四維向量成員
struct circle {
    float radius;
    vec4 color;
};
// 創建一個 circle 類型的變量
circle myCircle;
// 單獨給 radius 賦值
myCircle.radius = 0.5;

 

原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/mgyjYWiD9NOCHhNFSfoGJg