GLSL内置变量和内置函数

shader内置变量：

attribute vec4 gl_Color;              // 顶点颜色
attribute vec4 gl_SecondaryColor;     // 辅助顶点颜色
attribute vec3 gl_Normal;             // 顶点法线
attribute vec4 gl_Vertex;             // 顶点物体空间坐标（未变换）
attribute vec4 gl_MultiTexCoord[0-N]; // 顶点纹理坐标（N = gl_MaxTextureCoords）
attribute float gl_FogCoord;          // 顶点雾坐标uniform mat4 gl_ModelViewMatrix;                // 模型视图变换矩阵
uniform mat4 gl_ProjectMatrix;                  // 投影矩阵
uniform mat4 gl_ModelViewProjectMatrix;         // 模型视图投影变换矩阵（ftransform()）
uniform mat3 gl_NormalMatrix;                   // 法向量变换到视空间矩阵
uniform mat4 gl_TextureMatrix[gl_MatTextureCoords];     // 各纹理变换矩阵varying vec4 gl_Color;
varying vec4 gl_SecondaryColor;
varying vec4 gl_TexCoord[gl_MaxTextureCoords];
varying float gl_FogFragCoord;

gl_Position: 用于vertex shader, 写顶点位置；被图元收集、裁剪等固定操作功能所使用；其内部声明是：highp vec4 gl_Position;gl_PointSize: 用于vertex shader, 写光栅化后的点大小，像素个数；                                 其内部声明是：mediump float gl_PointSize;gl_FragColor: 用于Fragment shader，写fragment color；被后续的固定管线使用；        其内部声明是：mediump vec4 gl_FragColor;gl_FragData: 用于Fragment shader，是个数组，写gl_FragData[n] 为data n；被后续的固定管线使用； 其内部声明是：mediump                      vec4     gl_FragData[gl_MaxDrawBuffers];gl_FragColor和gl_FragData是互斥的，不会同时写入；gl_FragCoord: 用于Fragment shader,只读， Fragment相对于窗口的坐标位置 x,y,z,1/w; 这个是固定管线图元差值后产生的；z 是深度值; 其内部声明是：mediump vec4 gl_FragCoord;gl_FrontFacing: 用于判断 fragment是否属于 front-facing primitive；只读；   其内部声明是：bool gl_FrontFacing;   gl_PointCoord: 仅用于 point primitive;                                                            其内部声明是：  mediump vec2 gl_PointCoord;

shader内置常量：

const mediump int gl_MaxVertexAttribs = 8;
const mediump int gl_MaxVertexUniformVectors = 128;
const mediump int gl_MaxVaryingVectors = 8;
const mediump int gl_MaxVertexTextureImageUnits = 0;
const mediump int gl_MaxCombinedTextureImageUnits = 8;
const mediump int gl_MaxTextureImageUnits = 8;
const mediump int gl_MaxFragmentUnitformVectors = 16;
const mediump int gl_MaxDrawBuffers = 1;

shader内置函数：

三角函数

 一般默认都用弧度；radians(degree) : 角度变弧度；degrees(radian) : 弧度变角度；sin(angle), cos(angle), tan(angle)asin(x): arc sine, 返回弧度 [-PI/2, PI/2];acos(x): arc cosine,返回弧度 [0, PI];atan(y, x): arc tangent, 返回弧度 [-PI, PI];atan(y/x): arc tangent, 返回弧度 [-PI/2, PI/2];

数学函数

    pow(x, y): x的y次方；exp(x): 指数, log(x)：exp2(x): 2的x次方， log2(x):sqrt(x): x的根号； inversesqrt(x): x根号的倒数abs(x): 绝对值sign(x): 符号, 1, 0 或 -1floor(x): 底部取整ceil(x): 顶部取整fract(x): 取小数部分mod(x, y): 取模， x - y*floor(x/y)min(x, y): 取最小值max(x, y): 取最大值clamp(x, min, max):  min(max(x, min), max);mix(x, y, a): x, y的线性混叠， x(1-a) + y*a;step(edge, x): 如 xsmoothstep(edge0, edge1, x): threshod  smooth transition时使用。 edge0<=edge0时为0.0， x>=edge1时为1.length(x): 向量长度distance(p0, p1): 两点距离， length(p0-p1);dot(x, y): 点积，各分量分别相乘 后 相加cross(x, y): 差积，x[1]*y[2]-y[1]*x[2], x[2]*y[0] - y[2]*x[0], x[0]*y[1] - y[0]*x[1]normalize(x): 归一化， length(x)=1;faceforward(N, I, Nref): 如 dot(Nref, I)< 0则N, 否则 -Nreflect(I, N): I的反射方向， I -2*dot(N, I)*N, N必须先归一化refract(I, N, eta): 折射，k=1.0-eta*eta*(1.0 - dot(N, I) * dot(N, I)); 如k<0.0 则0.0，否则 eta*I - (eta*dot(N, I)+sqrt(k))*NmatrixCompMult(matX, matY): 矩阵相乘, 每个分量 自行相乘， 即 r[i][j] = x[i][j]*y[i][j];   矩阵线性相乘，直接用 *

比较函数

    lessThan(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x < ylessThanEqual(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x<=ygreaterThan(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x>ygreaterThanEqual(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x>=yequal(vecX, vecY): 向量 每个分量比较 x==ynotEqual(vecX, vexY): 向量 每个分量比较 x!=yany(bvecX): 只要有一个分量是true， 则trueall(bvecX): 所有分量是true， 则truenot(bvecX): 所有分量取反

纹理采样

    texture2D(sampler2D, coord): texture lookuptexture2D(sampler2D, coord, bias): LOD bias, mip-mapped texturetexture2DProj(sampler2D, coord):texture2DProj(sampler2D, coord, bias):texture2DLod(sampler2D, coord, lod):texture2DProjLod(sampler2D, coord, lod):textureCube(samplerCube, coord):textureCube(samplerCube, coord, bias):textureCubeLod(samplerCube, coord, lod):

示例一

const char* vertexShader =
"#version 330 core\n"
"layout (location = 0) in vec2 vPos;\n"
"layout (location = 1) in float vTexCoord;\n"
"out float texCoord;\n"
"void main()\n"
"{\n"
"  gl_Position = vec4(vPos, 0.0, 1.0f);\n"
"  texCoord = vTexCoord;\n"
"}";const char* fragmentShader =
"#version 330 core\n"
"in float texCoord;\n"
"uniform float time;\n"
"float plot2(float pct, float len)\n"
"{\n"
"  return smoothstep(pct - 0.02, pct, len) - smoothstep(pct , pct+ 0.02, len);\n"
"}\n"
"void main()\n"
"{\n"
"   float t = plot2(fract(time),texCoord);\n"
"   float a = clamp(t , 0.3, 0.8);\n"
"  gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0f, 0.0f, a);\n"
"}";

示例二

const char* vertexShader =
"#version 330 core\n"
"layout (location = 0) in vec2 vPos;\n"
"layout (location = 1) in float vTexCoord;\n"
"out float texCoord;\n"
"void main()\n"
"{\n"
"  gl_Position = vec4(vPos, 0.0, 1.0f);\n"
"  texCoord = vTexCoord;\n"
"}";const char* fragmentShader2 =
"#version 330 core\n"
"in float texCoord;\n"
"uniform float time;\n"
"const float PI = 3.1415926;\n"
"void main()\n"
"{\n"
"   float t = cos(2 * PI * 4 * (1 - texCoord + 0.5*time));\n"
"   float a = clamp(t,0.5, 0.7);\n"
"  gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0f, 0.0f, a);\n"
"}";

主程序

int main()
{glfwInit();glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 800, "example05", nullptr, nullptr);if (window == NULL){return -1;}glfwMakeContextCurrent(window);glewInit();std::vector<Point> points;points.push_back(Point(0,0,0));constexpr float radious = 1;for (int angle = 0; angle <= 360; angle += 5){float x = radious * cos(TORADIAN(angle));float y = radious * sin(TORADIAN(angle));points.push_back(Point(x, y, 1));}GLuint VAO;GLuint VBO;glGenVertexArrays(1, &VAO);glGenBuffers(1, &VBO);glBindVertexArray(VAO);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, points.size()*sizeof(Point), &points.front(), GL_STATIC_DRAW);glVertexAttribPointer(0, 2 , GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Point), (void*)0);glEnableVertexAttribArray(0);glVertexAttribPointer(1, 1, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Point), (void*)offsetof(Point,m_s));glEnableVertexAttribArray(1);glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);glBindVertexArray(0);GLuint vshader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);glShaderSource(vshader, 1, &vertexShader, nullptr);glCompileShader(vshader);GLuint fshader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);glShaderSource(fshader, 1, &fragmentShader2, nullptr);glCompileShader(fshader);GLuint program = glCreateProgram();glAttachShader(program, vshader);glAttachShader(program, fshader);glLinkProgram(program);int success;char infoLog[512];glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &success);if (!success) {glGetProgramInfoLog(program, 512, NULL, infoLog);std::cout << infoLog << std::endl;}float time = 0;while (!glfwWindowShouldClose(window)){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);glClearColor(0.2f, 0.6f, 0.5f, 0.7f);glEnable(GL_BLEND);glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);time += 0.01;glUseProgram(program);glUniform1f(glGetUniformLocation(program, "time"), time);glBindVertexArray(VAO);glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, points.size());glBindVertexArray(0);glfwPollEvents();glfwSwapBuffers(window);}glDeleteBuffers(1, &VBO);glDeleteVertexArrays(1, &VAO);glDeleteShader(vshader);glDeleteShader(fshader);glDeleteProgram(program);glfwTerminate();return 0;
}

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示例一

示例二

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