in out
对于 vertex shader，每个顶点都会包含一次，它的主要工作时处理关于定点的数据，然后把结果传递到管线的下个阶段。
以前版本的GLSL，数据会通过一些内建变量，比如gl_Vertex和gl_Normal,但现在，通常时使用通用顶点属性（ generic vertex attributes）来提供，通常和一个Buffer object 想关联。对于程序员来说，现在可以自由去定义一些顶点的属性集来提供输入，只要在开头的时候用in 关键字来声明就可以了。
还有一种方式就是使用uniform variables。这种变量和属性变量的区别:属性变量是指每个顶点shader调用时，都会根据属性的位置从顶点缓冲中装入该顶点的相应属性值，而uniform变量，则对每个draw调用保持不变，这意味着你在draw调用前装入该变量，然后draw中每个顶点shader执行时，都能访问该变量，而且该变量值会保持不变。它可以声明在一个或者多个shader中，如果时声明在多个shader中，变量的类型必须一致。uniform变量常用来存储一些draw执行时候的常量数据，比如光照参数、变化矩阵、纹理对象句柄等等。
下面是基于GLSL入门的例子的一个修改，通过增加一个uniform的旋转变量，对每个顶点进行旋转一定的角度。
首先是basic.vert:
#version 400
layout (location = 0) in vec2 in_Position;
layout (location = 1) in vec3 in_Color;
out vec3 ex_Color;
uniform mat4 RotationMatrix;
void main(void) {
gl_Position = RotationMatrix * vec4(in_Position.x, in_Position.y, 0.0, 1.0);
ex_Color = in_Color;
}
增加了uniform的4维矩阵变量，存储旋转矩阵。
在main.cpp中修改如下：
首先添加一下头文件，因为要用到glm库。
#include <glm/glm.hpp> #include <glm/gtc/matrix_transform.hpp> using glm::mat4; using glm::vec3;
然后在renderGL中修改代码如下：
glUseProgram(programHandle);
float angle = 30;
mat4 rotationMatrix = glm::rotate(mat4(1.0f), angle, vec3(0.0f,0.0f,1.0f));
GLuint location =glGetUniformLocationg(programHandle,"RotationMatrix");
if( location >= 0 )
{
glUniformMatrix4fv(location, 1, GL_FALSE,&rotationMatrix[0][0]);
}
//Draw a square
int i;
for (i=2; i <=4; i++)
{
/* Make our background black */
glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
/* Invoke glDrawArrays telling that our data is a line loop and we want to draw 2-4 vertexes */
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, i);
}
// Unbind shader
glUseProgram(0);
修改的部分首先是生成选装的矩阵，glGetUniformLocation用于检测是否存在一个变量，然后通过glUniformMatrix4fv来绑定数值，最后在绘制的时候，shader就可以调用uniform数据了。
使用uniform blocks和uniform buffer object
UBO，顾名思义，就是一个装载Uniform变量数据的Buffer Object。就概念而言，它跟VBO之类Buffer Object差不多，反正就是显存中一块用于储存特定数据的区域了。在OpenGL端，它的创建、更新、销毁的方式都与其他Buffer Object没什么区别，我们只不过把一个或多个uniform数据交给它，以替代glUniform的方式传递数据而已。这里必须明确一点，这些数据是给到这个UBO，存储于这个UBO上，而不再是交给ShaderProgram，所以它们不会占用这个ShaderProgram自身的uniform存储空间，所以UBO是一种全新的传递数据的方式，从路径到目的地，都跟传统uniform变量的方式不一样。自然，对于这样的数据，在Shader中不能再使用上面代码中的方式来指涉了。随着UBO的引入，GLSL也引入了uniform block这种指涉工具。
uniform block是Interface block的一种，（layout意义容后再述）在unifom关键字后直接跟随一个block name和大括号，里面是一个或多个uniform变量。一个uniform block可以指涉一个UBO的数据——我们要把block里的uniform变量与OpenGL里的数据建立关联。
还是基于上面的例子进行修改，我们需要达到下面的效果
首先我们重新写一个basic.frag
#version 400
in vec3 texCoord;
layout(location = 0) out vec4 fragColor;
uniform blobSettings{
vec4 innerColor;
vec4 outerColor;
float radiusInner;
float radiusOuter;
};
void main(void) {
float dx = abs(texCoord.x) - 0.5;
float dy = texCoord.y -0.5;
float dist = sqrt(dx*dx + dy*dy);
fragColor = mix(innerColor, outerColor, smoothstep(radiusInner, radiusOuter, dist));
}
首先定义texCoord作为从vertex shader的输如，然后fragColor作为输出，对图形对像素进行挨个着色。
basic.vert改变不是很大，增加了一个纹理坐标。
layout (location = 0) in vec3 inPosition;
layout (location = 1) in vec3 vertexTextCoord;
out vec3 texCoord;
void main(void) {
texCoord = vertexTextCoord;
gl_Position = vec4(inPosition, 1.0);
}
main.c中需要添加一个函数用于初始化UBO，对Uniform block中的数据进行绑定。
void initUniformBlockBuffer()
{
// Get the index of the uniform block
GLuint blockIndex = glGetUniformBlockIndex(programHandle, "blobSettings");
// Allocate space for the buffer
GLint blockSize;
glGetActiveUniformBlockiv(programHandle, blockIndex,
GL_UNIFORM_BLOCK_DATA_SIZE, &blockSize);
GLubyte * blockBuffer;
blockBuffer = (GLubyte *) malloc(blockSize);
// Query for the offsets of each block variable
const GLchar *names[] = { "innerColor", "outerColor",
"radiusInner", "radiusOuter" };
GLuint indices[4];
glGetUniformIndices(programHandle, 4, names, indices);
GLint offset[4];
glGetActiveUniformsiv(programHandle, 4, indices, GL_UNIFORM_OFFSET, offset);
// Store data within the buffer at the appropriate offsets
GLfloat outerColor[] = {0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f};
GLfloat innerColor[] = {1.0f, 0.0f, 0.75f, 1.0f};
GLfloat innerRadius = 0.25f, outerRadius = 0.45f;
memcpy(blockBuffer + offset[0], innerColor, 4 * sizeof(GLfloat));
memcpy(blockBuffer + offset[1], outerColor, 4 * sizeof(GLfloat));
printf("Initsa VSBO!
");
memcpy(blockBuffer + offset[2], &innerRadius, sizeof(GLfloat));
memcpy(blockBuffer + offset[3], &outerRadius, sizeof(GLfloat));
// Create the buffer object and copy the data
GLuint uboHandle;
glGenBuffers( 1, &uboHandle );
glBindBuffer( GL_UNIFORM_BUFFER, uboHandle );
glBufferData( GL_UNIFORM_BUFFER, blockSize, blockBuffer, GL_DYNAMIC_DRAW );
// Bind the buffer object to the uniform block
glBindBufferBase( GL_UNIFORM_BUFFER, blockIndex, uboHandle );
}
shader的初始化函数也要进行一些修改：
void initShader()
{
/* We're going to create a square made from lines */
const GLfloat positionData[4][3] = {
{ -1.0, 1.0, 0.0 }, /* Top point */
{ 1.0, 1.0, 0.0 }, /* Right point */
{ 1.0, -1.0, 0.0 }, /* Bottom point */
{ -1.0, -1.0, 0.0 } }; /* Left point */
float tcData[] = {
0.0f, 0.0f,
1.0f, 0.0f,
1.0f, 1.0f,
1.0f, 0.0f,
1.0f, 1.0f,
0.0f, 0.0f
};
/* These pointers will receive the contents of our shader source code files */
GLchar *vertexsource, *fragmentsource;
/* These are handles used to reference the shaders */
GLuint vertexshader, fragmentshader;
/* This is a handle to the shader program */
GLuint shaderprogram;
/* Allocate and assign a Vertex Array Object to our handle */
glGenVertexArrays(1, &vao);
/* Bind our Vertex Array Object as the current used object */
glBindVertexArray(vao);
/* Allocate and assign two Vertex Buffer Objects to our handle */
glGenBuffers(2, vbo);
/* Bind our first VBO as being the active buffer and storing vertex attributes (coordinates) */
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, 12 * sizeof(GLfloat), positionData, GL_STATIC_DRAW);
/* Specify that our coordinate data is going into attribute index 0, and contains two floats per vertex */
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);
/* Enable attribute index 0 as being used */
glEnableVertexAttribArray(0);
/* Bind our second VBO as being the active buffer and storing vertex attributes (colors) */
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[1]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, 12 * sizeof(GLfloat), tcData, GL_STATIC_DRAW);
/* Specify that our color data is going into attribute index 1, and contains three floats per vertex */
glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);
/* Enable attribute index 1 as being used */
glEnableVertexAttribArray(1);
vShader = glCreateShader( GL_VERTEX_SHADER );
fShader = glCreateShader( GL_FRAGMENT_SHADER );
printf("Here
");
if(0 == vShader || 0 == fShader)
{
fprintf(stderr, "Error creating vertex shader.
");
quit(1);
}
GLchar* vShaderCode = textFileRead("basic.vert");
GLchar* fShaderCode = textFileRead("basic.frag");
const GLchar* vCodeArray[1] = {vShaderCode};
const GLchar* fCodeArray[1] = {fShaderCode};
glShaderSource(vShader, 1, vCodeArray, NULL);
glShaderSource(fShader, 1, fCodeArray, NULL);
glCompileShader(vShader);
glCompileShader(fShader);
free(vShaderCode);
free(fShaderCode);
GLint result;
glGetShaderiv( vShader, GL_COMPILE_STATUS, &result );
if( GL_FALSE == result )
{
fprintf( stderr, "Vertex shader compilation failed!
" );
GLint logLen;
glGetShaderiv( vShader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &logLen );
if( logLen > 0 )
{
char * log = (char *)malloc(logLen);
GLsizei written;
glGetShaderInfoLog(vShader, logLen, &written, log);
fprintf(stderr, "Shader log:
%s", log);
free(log);
}
}
programHandle = glCreateProgram();
if(0 == programHandle)
{
fprintf(stderr, "Error creating programHandle.
");
quit(1);
}
glAttachShader(programHandle, vShader);
glAttachShader(programHandle, fShader);
glBindAttribLocation(programHandle, 0, "in_Position");
glBindAttribLocation(programHandle, 1, "in_Color");
glLinkProgram(programHandle);
}
渲染的时候直接画一个正方形就可以了。
glUseProgram(programHandle); glDrawArrays(GL_QUADS,0,4); glUseProgram(0);
编译命令
g++ main.c -o main -l SDL -lGL -lGLU -lglut -lGLEW
*shader调试的一点小技巧
由于没办法在shader使用打印语句，所以shader调试起来会有点麻烦，我们可以用glGet方法来获取一些状态变量来判断shder的状态，更常用的是改变shader的代码，然后利用渲染的结果来进行调试。比如：
void main(){
float bug=0.0;
vec3 tile=texture2D(colMap, coords.st).xyz;
vec4 col=vec4(tile, 1.0);
if(something) bug=1.0;
col.x+=bug;
gl_FragColor=col;
}
写一个C++的shader类
GLSL的基本的知识到现在已经接触得差不多了，接下来为了更方便的学习，现在把shader封装成一个class， 加入到之前的框架。
代码就不贴了，点我去下载。
参考
OpenGL/GLSL数据传递小记(3.x) - http://www.zwqxin.com/archives/shaderglsl/communication-between-opengl-glsl-2.html
OpenGL 4.0 Shading Language Cookbook