頂點著色器&片元著色器

在OpenGL/OpenGL ES中, 我們開發(fā)者一般編寫的是頂點著色器和片元著色器。下面是圖形渲染管線:


圖形渲染管線.png

頂點著色器

頂點著色器程序用來描述頂點需要執(zhí)行的模型變換、視變換、投影變換、光照(Transform and lighting)處理的頂點著色器程序源代碼/可執(zhí)行文件??梢宰鳛轫旤c著色器的輸入有:

  • attribute 修飾的屬性, 可以傳遞頂點數據、紋理坐標等。
  • uniform 修飾的屬性, 可以傳遞變換矩陣等。

頂點著色器常見的輸出有:

  • gl_Position, 將變換后的頂點數據進行輸出。
  • gl_PointSize, 設置點的大小。

在頂點著色器進行的業(yè)務處理有:

  • 矩陣變換的計算
  • 計算光照公式生成逐頂點顏色
  • 生成/變換紋理坐標

頂點著色器的代碼示例:

attribute vec4 position;
attribute vec2 texCoordinate;
uniform mat4 rotateMatrix;
varying lowp vec2 varyTexCoord;

void main() {

    varyTexCoord = texCoordinate;  
    vec4 vPos = rotateMatrix * position;
    gl_Position = vPos;
}

圖元裝配

頂點著色器的下一個階段是圖元裝配?;镜膱D元(primitive)為點、線、三角形等。

  • 將頂點數據計算成一個個圖元,在這階段會執(zhí)行裁剪,透視分割,視口變換操作后進入光柵化階段。

光柵化

在這階段繪制對應的圖元,將圖元轉化成一組二維片段。而這些轉化的片段將由著色器處理,這些二維片段就是屏幕上可繪制的像素。


光柵化.png

片元著色器

片元著色器程序是用來描述片段上執(zhí)行操作(如顏色混合)的片元著色器程序源代碼/可執(zhí)行文件。
在片元著色器中的輸入有:

  • 在光柵化階段通過插值為每個片段生成的紋理坐標。
  • uniform 修飾的屬性, 可以傳遞在片元著色器需要使用的數據等。
  • sampler2D 修飾的屬性, 傳遞紋理對象,實際上傳遞的是對應的紋理單元(texture unit)索引號。

片元著色器的常用輸出:

  • gl_FragColor 輸出每個片段的顏色。

在片元著色器的業(yè)務處理有:

  • 計算顏色
  • 獲取紋素
  • 往像素點中填充顏色值
    它可以用于圖片/視頻中每個像素的顏色填充【比如給視頻添加濾鏡,實際上就是將視頻中每個圖片的像素點顏色填充進行修改】

片元著色器代碼示例:

varying lowp vec2 varyTexCoord;
uniform sampler2D colorMap;
void main() {
    gl_FragColor = texture2D(colorMap, varyTexCoord);
}

逐片段操作

逐片段操作.png

像素歸屬測試: 確定幀緩存區(qū)中位置(Xw,Yw)的像素目前是不是歸屬于OpenGL ES所有. 例如,如果?個顯示OpenGL ES幀緩存區(qū)View被另外?個View所遮蔽.則窗口系統(tǒng)可以確定被遮蔽的像素不屬于OpenGL ES上下?。從而不全顯示這些像素。而像素歸屬測試是OpenGL ES的一部分,它不由開發(fā)者開人為控制,而是由OpenGL ES內部進行.
裁剪測試: 裁剪測試確定(Xw,Yw)是否位于作為OpenGL ES狀態(tài)的一部分裁剪矩形范圍 內。如果該?段位于裁剪區(qū)域之外,則被拋棄。
深度測試: 輸?片段的深度值進步比較,確定片段是否拒絕測試
混合: 混合將新生成的?段顏色與保存在幀緩存的位置的顏色值組合起來
抖動: 抖動可用于最小化因為使用有限精度在幀緩存區(qū)中保存顏色值?產生的偽像.

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