前言

該篇文章是繼camera2 的基礎(chǔ)上 添加的 Opengles，實現(xiàn)濾鏡或者黑白灰等效果，由于Opengles 需要設(shè)置 GLSL 語言的 shader鲜锚，這里單獨(dú)加一張 GLSL 的學(xué)習(xí)筆記。閱讀時間20分鐘+

參考文章 湖廣午王 CSDN
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1. 關(guān)于GLSL

著色器是用來實現(xiàn)圖像渲染的，用來替代固定渲染管線的可編程程序榔袋。著色器替代了傳統(tǒng)的固定渲染管線，可以實現(xiàn)3D圖形學(xué)計算中的相關(guān)計算罕容，由于其可編程性喉镰，可以實現(xiàn)各種各樣的圖像效果而不用受顯卡的固定渲染管線限制。這極大的提高了圖像的畫質(zhì)。

在Opengloes 中著色器分為頂點(diǎn)著色器和片元著色器长已，我們可以理解為：頂點(diǎn)著色器是針對每個頂點(diǎn)執(zhí)行一次胞四，用于確定頂點(diǎn)的位置悬垃；片元著色器是針對每個片元（可以理解為每個像素）執(zhí)行一次，用于確認(rèn)渲染每個片元（像素）的顏色廊佩。

2. GLSL 簡要說明

OpenGLES的著色器語言GLSL是一種高級的圖形化編程語言囚聚，其源自應(yīng)用廣泛的C語言顽铸。與傳統(tǒng)的C語言不同的是谓松，它提供了更加豐富的針對于圖像處理的原生類型优质，諸如向量、矩陣之類淑际。OpenGLES 主要包含以下特性：

1.GLSL是一種面向過程的語言，和Java的面向?qū)ο笫遣煌摹?br> 2.它完美的支持向量和矩陣操作扇住。
3.它是通過限定符操作來管理輸入輸出類型的轴合。
4.GLSL提供了大量的內(nèi)置函數(shù)來提供豐富的擴(kuò)展功能地消。

3.1 基本類型

代碼舉例 ：

float a=1.0;
int b=1;
bool c=true;
vec2 d=vec2(1.0,2.0);
vec3 e=vec3(1.0,2.0,3.0)
vec4 f=vec4(vec3,1.0);
vec4 g=vec4(0.2); //相當(dāng)于vec(0.2,0.2,0.2,0.2)

mat2 i=mat2(0.1,0.5,1.2,2.4);
mat2 j=mat2(0.8); //相當(dāng)于mat2(0.8,0.8,0.8,0.8)

3.2 運(yùn)算符

GLSL語言的操作符與Java 語言相似手报。如下表（操作符的優(yōu)先級從高到低排列）

3.3 結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體可以組合基本類型和數(shù)組來形成用戶自定義的類型。在定義一個結(jié)構(gòu)體的同時畅涂，你可以定義一個結(jié)構(gòu)體實例港华。或者后面再定義午衰。

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

surface secondeSurface;

可以通過=為結(jié)構(gòu)體賦值立宜，或者使用 ==，!=來判斷兩個結(jié)構(gòu)體是否相等

只有結(jié)構(gòu)體中的每個成分都相等臊岸，那么這兩個結(jié)構(gòu)體才是相等的橙数。訪問結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部成員使用. 來訪問（和 java 相同）。

結(jié)構(gòu)體至少包含一個成員帅戒。固定大小的數(shù)組也可以被包含在結(jié)構(gòu)體中灯帮。GLSL的結(jié)構(gòu)體不支持嵌套定義。只有預(yù)先聲明的結(jié)構(gòu)體可以嵌套其中逻住。

struct myStruct {

  vec3 points[3]; //固定大小的數(shù)組是合法的
  surface surf;  //可以钟哥，之前已經(jīng)定義了
  
  struct velocity {  //不合法float speed;
    vec3 direction;
  } velo;

  subSurface sub; 
  //不合法，沒有預(yù)先聲明瞎访；
  struct subSurface { 
   int id;
  };
};

3.4 數(shù)組

GLSL中只可以使用一維的數(shù)組腻贰。數(shù)組的類型可以是一切基本類型或者結(jié)構(gòu)體。下面的幾種數(shù)組聲明是合法的：

surface mySurfaces[];
vec4 lightPositions[8];
vec4 lightPos[] = lightPositions;const int numSurfaces = 5;
surface myFiveSurfaces[numSurfaces];float[5] values;

指定顯示大小的數(shù)組可以作為函數(shù)的參數(shù)或者使返回值,也可以作為結(jié)構(gòu)體的成員.數(shù)組類型內(nèi)建了一個length()函數(shù)扒秸，可以返回數(shù)組的長度播演。

vec4 myColor, ambient, diffuse[6], specular[6];

myColor = ambient + diffuse[4] + specular[4];

3.5 修飾符

3.6 內(nèi)置變量

內(nèi)置變量可以與固定函數(shù)功能進(jìn)行交互愈案。在使用前不需要聲明。頂點(diǎn)著色器可用的內(nèi)置變量如下表：

片段著色器 的內(nèi)置變量如下表：

3.7 構(gòu)造函數(shù)

構(gòu)造函數(shù)可以用于初始化包含多個成員的變量盟迟，包括數(shù)組和結(jié)構(gòu)體。構(gòu)造函數(shù)也可以用在表達(dá)式中辅肾。調(diào)用方式如下：

vec3 myNormal = vec3(1.0, 1.0, 1.0);
greenTint = myColor + vec3(0.0, 1.0, 0.0);
ivec4 myColor = ivec4(255);

還可以使用混合標(biāo)量和向量的方式來構(gòu)造队萤，只要你的元素足以填滿該向量。

vec4 color = vec4(1.0, vec2(0.0, 1.0), 1.0);
vec3 v = vec3(1.0, 10.0, 1.0);
vec3 v1 = vec3(v);
vec2 fv = vec2(5.0, 6.0);

對于矩陣矫钓，OpenGL中矩陣是列主順序的要尔。如果只傳了一個值，則會構(gòu)造成對角矩陣新娜，其余的元素為0.

mat3 m3 = mat3(1.0);

構(gòu)造出來的矩陣式：

1.0 0.0 0.0

0.0 1.0 0.0

0.0 0.0 1.0

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); 

mat2 matrix4 = mat2(mat4(2.0)); //會取 4x4矩陣左上角的2x2矩陣赵辕。

構(gòu)造函數(shù)可以用于標(biāo)量數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。GLSL不支持隱式或顯示的轉(zhuǎn)換概龄，只能通過構(gòu)造函數(shù)來轉(zhuǎn)还惠。其中int轉(zhuǎn)為float值是一樣的。float轉(zhuǎn)為int則小數(shù)部分被丟棄私杜。int或float轉(zhuǎn)為bool蚕键，0和0.0轉(zhuǎn)為false，其余的值轉(zhuǎn)為true. bool轉(zhuǎn)為int或float衰粹，false值轉(zhuǎn)為0和0.0锣光，true轉(zhuǎn)為1和1.0.

float f = 1.7;

int I = int(f); // I = 1

數(shù)組的初始化，可以在構(gòu)造函數(shù)中傳入值來初始化數(shù)組中對應(yīng)的每一個值铝耻。

ivec2 position[3] = ivec2[3]((0,0), (1,1), (2,2));

ivec2 pos2[3] = ivec2[]((3,3), (2,1), (3,1));

構(gòu)造函數(shù)也可以對結(jié)構(gòu)體進(jìn)行初始化誊爹。其中順序和類型要一一對應(yīng)。

struct surface {  
  int  index;
  vec3 color;  
  float rotate;
};

surface mySurface = surface(3, vec3(red, green, blue), 0.5);

3.8 控制流

GLSL中的流程控制與 java 中基本相同，主要有：

1. if(){}频丘、if(){}else{}办成、if(){}else if(){}else{}
2. while(){}和do{}while()
3. for(;;){}
4. break和continue

3.9 函數(shù)

在每個shader中必須有一個main函數(shù)。main函數(shù)中的void參數(shù)是可選的搂漠，但返回值是void時必須的迂卢。

GLSL中的函數(shù)，必須是在全局范圍定義和聲明的状答。不能在函數(shù)定義中聲明或定義函數(shù)冷守。函數(shù)必須有返回類型，參數(shù)是可選的惊科。參數(shù)的修飾符(in, out, inout, const等）是可選的

void main(void)
{
 ...
}

3.9.1 常見函數(shù)

1. radians(x)：角度轉(zhuǎn)弧度
2. degrees(x)：弧度轉(zhuǎn)角度
3. sin(x)：正弦函數(shù)拍摇，傳入值為弧度。相同的還有cos余弦函數(shù)馆截、tan正切函數(shù)充活、asin反正弦、acos反余弦蜡娶、atan反正切
4. pow(x,y)：xyxy
5. exp(x)：exex
6. exp2(x)：2x2x
7. log(x)：logexlogex
8. log2(x)：log2xlog2x
9. sqrt(x)：x??√x
10. inversesqr(x)：1x??√1x
11. abs(x)：取x的絕對值
12. sign(x)：x>0返回1.0混卵，x<0返回-1.0，否則返回0.0
13. ceil(x)：返回大于或者等于x的整數(shù)
14. floor(x)：返回小于或者等于x的整數(shù)
15. fract(x)：返回x-floor(x)的值
16. mod(x,y)：取模（求余）
17. min(x,y)：獲取xy中小的那個
18. max(x,y)：獲取xy中大的那個
19. mix(x,y,a)：返回x?(1?a)+y?ax?(1?a)+y?a
20. step(x,a)：x< a返回0.0窖张，否則返回1.0
21. smoothstep(x,y,a)：a < x返回0.0幕随，a>y返回1.0，否則返回0.0-1.0之間平滑的Hermite插值宿接。
22. dFdx(p)：p在x方向上的偏導(dǎo)數(shù)
23. dFdy(p)：p在y方向上的偏導(dǎo)數(shù)
24. fwidth(p)：p在x和y方向上的偏導(dǎo)數(shù)的絕對值之和

3.9.2 幾何函數(shù)

1. length(x)：計算向量x的長度
2. distance(x,y)：返回向量xy之間的距離
3. dot(x,y)：返回向量xy的點(diǎn)積
4. cross(x,y)：返回向量xy的差積
5. normalize(x)：返回與x向量方向相同赘淮，長度為1的向量

3.9.3 矩陣函數(shù)

1. matrixCompMult(x,y)：將矩陣相乘
2. lessThan(x,y)：返回向量xy的各個分量執(zhí)行x< y的結(jié)果，類似的有g(shù)reaterThan,equal,notEqual
3. lessThanEqual(x,y)：返回向量xy的各個分量執(zhí)行x<= y的結(jié)果睦霎，類似的有類似的有g(shù)reaterThanEqual
4. any(bvec x)：x有一個元素為true梢卸，則為true
5. all(bvec x)：x所有元素為true，則返回true副女，否則返回false
6. not(bvec x)：x所有分量執(zhí)行邏輯非運(yùn)算

3.9.4 紋理采樣函數(shù)

紋理采樣函數(shù)有texture2D蛤高、texture2DProj、texture2DLod碑幅、texture2DProjLod戴陡、textureCube、textureCubeLod及texture3D沟涨、texture3DProj猜欺、texture3DLod、texture3DProjLod等拷窜。

1. texture表示紋理采樣，2D表示對2D紋理采樣，3D表示對3D紋理采樣
2. Lod后綴篮昧，只適用于頂點(diǎn)著色器采樣
3. Proj表示紋理坐標(biāo)st會除以q

后記

該篇文章知識點(diǎn) 多為文章頭部參考文章原文赋荆，這里比較多的是 記錄和歸納。