OpenGL 下几种固定管线着色器

2019-05-14 本文已影响162人 lb_

注意:本文列举了常见几种常见固定管线着色器的使用和传参讲解.
捎带讲解管线. 关于名词解释和概念立即请参考本系列前几篇文章 OpenGL专有名词解析,OpenGL坐标系解析

在OpenGL3.1以前有一种固定管线着色器, 3.1以后被弃用,使用可编程管线, 但是不影响我们去研究其渲染流程,而且对于初学者, 固定管线这种封装好管线的不要考虑到渲染中到底是顶点着色器还是片元着色器.所以你在使用存储着色器时,不需要思考传递数据时,该有那种方式传送.你只需要传递不同存储器所需要的数据到参数列表就可以了. 至于它的底层是如何实现的,并不需要关心.因为这一切它已经封装起来了.

先来解释哈图形渲染管线（PipeLine）

渲染管线又称渲染流水线，它是图形图像从数据一步一步形成最终输出的画面所要经历的各种操作过程。指的是对一些原始数据经过一系列的处理变换并最终把这些数据输出到屏幕上的整个过程。

OpenGL（开放图形库）是一种应用程序编程接口（Application Programming Interface，API）它是一种可以对图形硬件设备特征进行访问的软件库。
在OpenGL 3.0以前的版本或者使用兼容模式的OpenGL环境，OpenGL包含一个固定管线（fixed-function pipeline），它可以在不使用着色器的环境下处理几何与像素数据。我们看到的glBegin()、glRectf()以及glEnd()这些函数都是以前固定管线模式中所使用的API函数。
从3.1版本开始，固定管线从核心模式中去除，因此我们必须使用着色器来完成工作。现代OpenGL渲染管线严重依赖着色器来处理传入的数据，我们一般会使用GLSL（OpenGL Shading Language）编写着色器程序，GLSL语法类似于C语言，GLSL编译以后运行在GPU端。
现代OpenGL是用的"可编程式图形管线"，之前则是用的"固定管线"。

1. 单位着色器/单元着色器（Identity）

GLfloat vWhite [] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_IDENTITY,vWhite);
//参数1: 存储着色器种类-单元着色器
//参数2: 颜色

使用场景: 绘制默认OpenGL坐标系(-1,1)下图形,图形所有片段都以一种颜色填充(纯色图形)

单位着色器：只是简单地使用默认笛卡尔坐标系（坐标范围（-1.0，1.0））。所有的片段都应用同一种颜色，几何图形为实心和未渲染的。
需要设置存储着色器一个属性：GLT_ATTRIBUTE_VERTEX（顶点分量）
参数2：vColor[4],你需要的颜色

2. 平面着色器（Flat）

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_FLAT,GLfloat mvp[16],GLfloat vColor[4]);

使用场景: 在绘制图形时,可以应用变换(模型/投影变换).

平面着色器：它将统一着色器进行了拓展。允许为几何图形变换指定一个 4 * 4 变换矩阵。经常被称为“模型视图投影矩阵”
参数1：平面着色器
参数2：允许变化的44矩阵
参数3：颜色*

3. 上色着色器（Shaded）

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_SHADED,GLfloat mvp[16]);

使用场景: 在绘制图形时,可以应用变换(模型/投影变换),颜色会平滑的插入到顶点之间,成为平滑着色.

上色着色器：在几何图形中应用的变换矩阵。
需要设置存储着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX（顶点分量）和 GLT_ATTRIBUTE_COLOR（颜色分量） 2个属性。颜色值将被平滑地插入顶点之间（平滑着色）
参数1: 存储着色器种类-上色着色器
参数2: 允许变换的4*4矩阵

4.默认光源着色器(Default Light)

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_DEFAULT_LIGHT,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vColor[4]);

使用场景: 在绘制图形时,可以应用变换(模型/投影变换).这种着色器使绘制的图形产生阴影和光照的效果.

参数1：默认光源着色器
参数2：模型视图矩阵
参数3：投影矩阵
参数4：颜色值
这种着色器，是对象产生阴影和关照的效果。
需要设置存储着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量) 和 GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法线)

5.点光源着色器(Point Light Dief)

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vColor[4]);

使用场景: 在绘制图形时,可以应用变换(模型/投影变换).这种着色器使绘制的图形产生阴影和光照的效果.它与默认光源着色器非常类似,区别在于点光源着色器可以指定光源位置

点光源着色器和默认光源着色器很相似，区别在于：光源位置是特定的。同样需要设置存储着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量) 和 GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法线).
参数1：点光源着色器
参数2：模型视图矩阵
参数3：投影矩阵
参数4：视点坐标光源位置
参数5：颜色值

6.纹理替换矩阵(Texture Replace)

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_REPLACE,GLfloat mvMatrix[16],GLint nTextureUnit);

使用场景: 在绘制图形时,可以应用变换(模型/投影变换).
这种着色器通过给定的模型视图投影矩阵,使用纹理单元来进行填充,其每个像素点的颜色是从纹理中获取.

着色器通过给定的模型视图投影矩阵，使用绑定到nTextureUnit（纹理单元）指定纹理单元的纹理对几何图形进行变化。
片段颜色：是直接从纹理样本中直接获取的。
需要设置存储着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量) 和 GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法线)
参数1：纹理替换矩阵着色器
参数2：模型视图矩阵
参数3：纹理单元

7.纹理调整着色器(Texture Modulate)

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_MODULATE,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat vColor[4],GLint nTextureUnit);

使用场景: 在绘制图形时,可以应用变换(模型/投影变换).
这种着色器通过给定的模型视图投影矩阵,着色器将一个基本色乘以一个取自纹理单元nTextureUnit的纹理,将颜色与纹理进行混合后填充到片段中.

将一个基本色乘以一个取自纹理单元 nTextureUnit的纹理。
需要设置存储着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量) 和 GLT_ATTRIBUTE_TEXTURE0(纹理坐标)
参数1：纹理调整着色器
参数2：模型视图矩阵
参数3：颜色值
参数4：纹理单元

8.纹理光源着色器(Texture Point Light Dief)

GLShaderManager::UserStockShader(GLT_SHADER_TEXTURE_POINT_LIGHT_DIEF,GLfloat mvMatrix[16],GLfloat pMatrix[16],GLfloat vLightPos[3],GLfloat vBaseColor[4],GLint nTextureUnit);

使用场景: 在绘制图形时,可以应用变换(模型/投影变换).
这种着色器通过给定的模型视图投影矩阵,着色器将一个纹理通过漫反射照明计算进行调整(相乘).

将一个纹理通过漫反射照明计算机进行调整（相乘）。光线在视觉空间中的位置是给定的。
需要设置存储着色器的GLT_ATTRIBUTE_VERTEX(顶点分量) 和 GLT_ATTRIBUTE_TEXTURE0(纹理坐标)、GLT_ATTRIBUTE_NORMAL(表面法线)
参数1：纹理光源着色器
参数2：投影矩阵
参数3：视觉空间中的光源位置
参数4：几何图形的基本色
参数5：将要使用的纹理单元

文章参考:
OpenGL 下固定管线着色器