GAMES101学习-第8课进行shader的初步了解

女爷i 2023-09-29 12:51 22阅读 0赞

**目录**

理解GLSL代码

uniform变量

OpenGL&Direct API的运作

什么是API

什么是OpenGL

什么是DirectX

shadertoy网站

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## 理解GLSL代码 ##

下面是对老师课上举的一个GLSL(OpenGL-shader-language)的shader例子做一个简单的注释，便于理解：

### uniform变量 ###

**GLSL shader**中的全局变量，类似于C++里的static/extern（这里先不考虑static和extern的不同），可以在任意shader（vertex/geometry/fragment shader）中访问，一旦初始化就不能随意修改，不然会引起编译错误。

关于uniform的定义和使用后续再进行探讨，这里主要是为了理解老师代码里uniform的含义。

//GLSL是一个简单的像素着色器的小程序，告诉一个像素的颜色是什么
    //uniform变量是GLSL shader中的全局变量，可以随意在任意shader
    
    uniform sample2D myTexture;//纹理全局变量
    uniform vec3 lightDir;//光照方向，认为每个像素有个固定的光照方向
    varying vec2 uv;
    varying vec3 norm;//插值出来每个像素的法线是norm，插值这个步骤OpenGL来做
    
    void diffuseShader() 
    //对每一个像素都执行一次，因此不需要循环
    {
    	vec3 kd;
    	kd = texture2d(myTexture, uv);//漫反射系数（与纹理相关）
    	//dot表示向量点乘；clamp函数限制了值在[0,1]
    	kd *= clamp(dot(-lightDir, norm), 0.0, 1.0);//最最简单的Phong模型的漫反射步骤，这里的光的方向是朝向shading point的，是负数，跟games101学到的“light朝着光源”不一样
    	gl_FragColor = vec4(kd, 1.0);//表示该像素的颜色是什么
    }

课程的末尾部分，老师还提到去了解一下OpenGL和Direct的运作：

## OpenGL&Direct API的运作 ##

### 什么是API ###

该部分参考：[什么叫做API？看完你就理解了][API]

全称Application Progarmming Interface，即应用程序编程接口。程序员在开发应用程序时，通过API来编写程序就可以避免编写一些无用程序。API大多数由后端编写，前端开发人员进行直接调用。用户提出某项请求，开端开发人员将请求传递传递给后端，后端再根据请求地址返回结果。

比如在用C语言编程时，我们（程序员）可以直接调用sort()函数实现排序，十分简单。这段过程其实很复杂，要先扫描硬盘查找文件->读取文件数据->将数据放入内存->翻译数据->显示在屏幕上，这些复杂的操作都被放在了函数sort()，附带在了操作系统里，程序员只需调用函数即可。

**这些封装好的函数就叫做API**。

我们用的各种编程语言自带的标准库就是API（文件后缀为.lib的一些文件），这些库由开发者们编写，完善，便于我们使用。

C语言API以函数形式呈现：例如printf();

Java API主要以类形式呈现：String;

C++是C的扩展，C++ API既包含函数也包含类；

games101作业1用到的OpenCV（开源图像库）是第三方库。

### 什么是OpenGL ###

OpenGL是一个关于图形的API的详述定义，并没有提供几何实体图形直接用以描述场景，只是规定了很多函数和其参数的返回类型，以及要实现的行为和管线的操作过程。OpenGL本身并非API，是一个规范，需要用驱动（硬件厂商生产的）来实现OpenGL这一规范。

OpenGL的库函数采用大量的函数来进行图形的处理和显示。

### 什么是DirectX ###

该部分参考：[微软DirectX和OpenGL的区别（比较详细）][DirectX_OpenGL]

DirectX是一种API，即程序应用接口。DirectX不只是一个单纯的图形API，它由很多的API组成（显示部分、声音部分、输入部分、网络部分，在3D图形方面的表现最为优秀），能让windows游戏得到更高的执行效率，加强声音和3D图形效果，为游戏开发者们提供一个共同的硬件驱动标准，让游戏开发者不必为每一个品牌的硬件来写不同的驱动程序，也降低用户安装及设置硬件的复杂度。简单来说：只要某一种游戏是依据DirectX来开发的，不管用的什么样的显卡、声卡设备，用户都能体验到最佳的效果（驱动要支持DirectX）。

## shadertoy网站 ##

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具体这个网站还没有仔细去看，之后到了真正开始写shader的时候探索一下这个网站再来更新。

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[API]: https://baijiahao.baidu.com/s?id=1586026960877760125&wfr=spider&for=pc
[DirectX_OpenGL]: https://cloud.tencent.com/developer/article/1532783#:~:text=OpenGL%E6%98%AF%E4%B8%AA,%E5%BA%95%E5%B1%823D%E5%9B%BE%E5%BD%A2%E5%BA%93%E3%80%82
[Shadertoy BETA]: https://www.shadertoy.com/
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