glsl 基础语法

向量（Vector）

在 GLSL 中向量一般用于储存顶点坐标、颜色或纹理坐标数据。一个向量可以包含 2 到 4 个分量（Component），分量的类型也可以是以上基础类型中的任意一个，一般情况下我们使用浮点型 vecn 就已经足够了。

关键字	含义	举例
vecn	包含 n 个 float 类型分量的向量	vec2、vec4
ivecn	包含 n 个 int 类型分量的向量	ivec2、ivec4
uvecn	包含 n 个 uint 类型分量的向量	uvec2、uvec4
bvecn	包含 n 个 bool 类型分量的向量	bvec2、bvec4

 

创建向量

我们可以使用不同的构造函数来创建相应的向量：

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

只传入一个参数的情况下会自动将其他值也设为第一个参数：

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

也可以使用一个向量作为参数传给另一个向量构造函数：

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

而将“大”向量作为参数来创建“小”向量（降维）会自动抛弃多余的值：

vec4 four = vec4(0.1, 0.2, 0.3, 0.4);
vec3 three = vec3(four); // 等同于 vec3(0.1, 0.2, 0.3)，抛弃了 0.4

 

 分量

实际上所有向量都可以使用 xyzw、rgba 和 stpq 分量名，但是为了代码的严谨性和可读性，建议使用相应的分量名

分量名（对应第 1 - 4 个分量）	使用场景
x, y, z, w	顶点坐标向量
r, g, b, a	颜色向量
s, t, p, q	纹理坐标向量

重组

另外，你还可以使用同一组分量名的任意组合来创建一个新的向量：

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)

 

矩阵（Matrix）

矩阵最多能够支持 4 列 4 行的数据，且其元素只能够为 float 类型。

下面表格中的 n 和 m 皆为 2 到 4 的任意数字

 

关键字	含义	举例
matnxn /matn	表示一个 n 列 n 行的浮点型矩阵	mat2、mat3、mat3x3
matnxm	表示一个 n 列 m 行的浮点型矩阵	mat2x3、mat4x3

 

创建矩阵

使用不同的构造函数来创建相应的矩阵：

// 创建一个 2x2 的矩阵
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

// 创建一个 3x3 的矩阵
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

 

只传入一个参数的情况下会自动补零：

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

我们也可以向构造函数传入向量来创建矩阵：

vec2 a = vec2(1.0, 0.0);
vec2 b = vec2(0.5, 0.1);
mat2 four = mat2(a, b); // 等同于 mat2(1.0, 0.0, 0.5, 0.1)
// 创建一个 2x3 的矩阵
mat2x3 haha = mat2x3(a, 0.3,
              b, 0.2); // 等同于 mat2x3(1.0, 0.0, 0.3, 0.5, 0.1, 0.2)

降维操作会自动抛弃多余的元素，升维则会自动补零：

// 伪代码
mat3x3(mat4x4); // 保留参数的前 3 列前 3 行的元素
mat2x3(mat4x2); // 保留参数的前 2 列前 2 行的元素，第 3 行补零

获取元素

可以通过 [] 操作符来获取矩阵的某个元素（下标从 0 开始）：

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]; // 获取第一列第三行的元素：0.3

也可以通过分量名来获取元素：

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

 

 采样器（Sampler）

 在 GLSL 中我们需要通过采样器来获取纹理的信息。采样器只能在 Shader 外部的宿主语言中通过 OpenGL 的 API 来进行赋值。

 采样器的类型较多，这里只列出了常见的几个

关键字	含义
smapler2D	用来访问 2D 纹理的句柄
sampler3D	用来访问 3D 纹理的句柄
samplerCube	用来访问立方体映射纹理的句柄
sampler2DArray	用来访问 2D 纹理数组的句柄

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

采样器必须使用 uniform 关键字来修饰，内置的 texture 函数获取颜色：

uniform sampler2D myTexture;
// 通过内置的 texture 函数获取 myTexture 纹理 uv_0 坐标处的颜色
vec4 color = texture(myTexture, uv_0);

结构体（Structure）

 GLSL 允许你使用 struct 关键字来自定义一个新的类型，新的自定义类型可以包含其他已经定义的类型：

// 定义一个名为 circle 的类型，包含一个浮点型成员和一个四维向量成员
struct circle {
    float radius;
    vec4 color;
};
// 创建一个 circle 类型的变量
circle myCircle;
// 单独给 radius 赋值
myCircle.radius = 0.5;

 

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/mgyjYWiD9NOCHhNFSfoGJg