图形学笔记 -- opengl shader 语法 & Preprocessor

invariant varying lowp float color; // invariant > storage > precision

void doubleSize(const in lowp float s) { // storage > parameter > precision
    float s1 = s;
}

attribute vec4 gl_Color;          // 顶点数据字段的 Diffuse 颜色
attribute vec4 gl_SecondaryColor; // 顶点数据字段的 Specular 颜色
attribute vec4 gl_Normal;         // 顶点法线
attribute vec4 gl_Vertex;         // 顶点位置
attribute vec4 gl_MultiTexCoord0; // 8 组贴图坐标
attribute vec4 gl_MultiTexCoord1;
attribute vec4 gl_MultiTexCoord2;
attribute vec4 gl_MultiTexCoord3;
attribute vec4 gl_MultiTexCoord4;
attribute vec4 gl_MultiTexCoord5;
attribute vec4 gl_MultiTexCoord6;
attribute vec4 gl_MultiTexCoord7;
attribute vec4 gl_MultiTexCoord0;
attribute vec4 gl_MultiTexCoord1;
attribute vec4 gl_FogCoord;       // 使用雾效果的参考数值

vec4 gl_Position;                 // 用来设置顶点转换到屏幕坐标的位置，Vertex Shader 一定要去更新这个数值
float gl_PointSize;               // 是启动 PointSprite 功能时，用来设置矩形大小的数值
vec4 gl_ClipVertex;               // 如果启用了 Clip Plane 功能，gl_ClipVertex 可以放入用来与 Clip Plane 平面做测试用的位置

varying Vec4 gl_FrontColor;           // 对正面做不同的光照计算，这两组颜色分主要颜色和次要颜色 代表的是固管的 Diffuse 值
varying vec4 gl_BackColor;            // 背面
varying vec4 gl_FrontSecondDaryColor; // 固管的 Specular 值
varying vec4 gl_BackSecondaryColor;
varying vec4 gl_TexCoord[gl_MaxTextureCoords]; // glTextCoord[0] 是指第 0 个贴图坐标
varying vec4 gl_FogFragCoord;

vec4 gl_FragCoord;   // gl_FragCoorg.xy 代表像素在 Framebuffer 画面的位置，gl_FragCoord.z 代表这个点在做 Z Buffer 测试时所用的 Z 值
bool gl_FrontFacing; // 可用来查询目前正在画的像素是来自三角形的正面还是来自他的背面

vec4 gl_FragColor;                   // 代表画面所要填入的颜色
vec4 gl_FragData[gl_MaxDrawBuffers]; // 用来填入画面的颜色，用在启用多个 FrameBuffer 时，调用 gl_FragData 填入画面颜色
vec4 gl_FrData                       // 填入画面颜色
vec4 gl_FragDepth;                   // 用来指定 Z Buffer 测试时所使用的 Z 值，这样就可以不通过顶点内插得到的 Z 值

struct surface {
    float indexOfRefraction;
    vec3 color;
    float turbulence;
} mySurface;

surface secondeSurface;

mySurface = secondSurface;
mySurface == secondSurface;

struct myStruct {
    vec3 points[3]; // 固定大小的数组是合法的
    surface surf;   // 可以，之前已经定义了
    struct velocity { // 不合法
        float speed;
        vec3 direction;
    } velo;
    subSurface sub; // 不合法，没有预先声明；}; struct subSurface { int id;
};

surface mySurfaces[];
vec4 lightPositions[8];
vec4 lightPos[] = lightPositions;
const int numSurfaces = 5;
surface myFiveSurfaces[numSurfaces];
float[5] values;
lightPositions.length() // 返回数组的大小 8

mat2 matrix1 = mat2(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
mat2 matrix2 = mat2(vec2(1.0, 0.0), vec2(0.0, 1.0));
mat2 matrix3 = mat2(1.0);

mat3 myMat = mat3(1.0);
vec3 myVec = myMat[0]; // 获得第一列向量 1.0, 0.0, 0.0
float f = myMat[0][0]; // 第一列的第一个向量。

vec4 sumVectors(int sumSize, vec4 v[10]);

void main()
{
    vec4 myColors[10];
    ...
    vec4 sumColor = sumVectors(5, myColors);
}

vec4 sumVectors(int sumSize, vec4 v[10])
{
    int i = 0;
    vec4 sum = vec4(0.0);
    for(; i < sumSize; ++i) {
        sum += v[i];
    }
    return sum;
}

float sum(float a, float b)
{
    return a + b;
}

vec3 sum(vec3 v1, vec3 v2)
{
    return v1 + v2;
}

vec4 texture2DLod(sampler2D sampler, vec2 coord, float lod);
vec4 texture2DProjLod(sampler2D sampler, vec3 coord, float lod);
vec4 texture2DProjLod(sampler2D sampler, vec4 coord, float lod);
vec4 textureCubeLod(samplerCube sampler, vec3 coord, float lod);

vec4 texture2D(sampler2D sampler, vec2 coord, float bias);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec3 coord, float bias);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec4 coord, float bias);
vec4 textureCube(samplerCube sampler, vec3 coord, float bias);

vec4 texture2D(sampler2D sampler, vec2 coord);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec3 coord);
vec4 texture2DProj(sampler2D sampler, vec4 coord);
vec4 textureCube(samplerCube sampler, vec3 coord);

uniform mat4 mvp_matrix;    // 透视矩阵 * 视图矩阵 * 模型变换矩阵
uniform mat3 normal_matrix; // 法线变换矩阵（用于物体变换后法线跟着变换）
uniform vec3 ec_light_dir;  // 光照方向

attribute vec4 a_vertex;    // 顶点坐标
attribute vec3 a_normal;    // 顶点法线
attribute vec2 a_texcoord;  // 纹理坐标

varying float v_diffuse;    // 法线与入射光的夹角
varying vec2 v_texcoord;    // 2d 纹理坐标

void main(void)
{
    // 归一化法线
    vec3 ec_normal = normalize(normal_matrix * a_normal);
    // v_diffuse 是法线与光照的夹角。
    // 根据向量点乘法则，当两向量长度为 1 是 乘积即 cosθ 值
    v_diffuse = max(dot(ec_light_dir, ec_normal), 0.0);
    v_texcoord = a_texcoord;
    gl_Position = mvp_matrix * a_vertex;
}

precision mediump float;

uniform sampler2D t_reflectance;
uniform vec4 i_ambient;

varying float v_diffuse;
varying vec2 v_texcoord;

void main (void)
{
    vec4 color = texture2D(t_reflectance, v_texcoord);
    // 这里分解开来是 color*vec3(1,1,1)*v_diffuse + color*i_ambient
    // 色*光*夹角 cos + 色*环境光
    gl_FragColor = color*(vec4(v_diffuse) + i_ambient);
}