Презентация Введение в язык шейдеров OpenGL онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Введение в язык шейдеров OpenGL абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 53 слайда. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Устройства и комплектующие » Введение в язык шейдеров OpenGL
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:53 слайда
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:1.37 MB
- Просмотров:84
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№2 слайд
![Использование](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img1.jpg)
Содержание слайда: Использование программируемости
Рендеринг намного более реалистичных материалов: металлы, природные камни, дерево…
Рендеринг различных природных явлений: огонь, облака, дым, вода
Процедурное текстурирование: полоски, кружочки, кирпичи, звездочки…
Создание нефотореалистичных (NPR) эффектов: имитация живописи, рисование пером, эффект мультфильма, техническая иллюстрация
Создание новых эффектов с использованием текстур: нанесение микрорельефа, моделирование отражений, сложное текстурирование
Создание намного более реалистичных эффектов освещения: Global illumination, Ambient Occlusion, Soft Shadows, Caustics
Реализация улучшенных алгоритмов сглаживания: Stochastic sampling, Adaptive prefiltering, Analytic integration, Frequency clamping
№3 слайд
![GLSL OpenGL Shading Language](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img2.jpg)
Содержание слайда: GLSL (OpenGL Shading Language)
Язык высокого уровня для программирования шейдеров. Номер версии GLSL соответствует версии OpenGL.
Тесная интеграция с OpenGL API
GLSL был спроектирован для совместного использования с OpenGL. GLSL имеет встроенные возможности доступа к состоянию OpenGL
Открытый межплатформенный стандарт
Нет других шейдерных языков, являющихся частью межплатформенного стандарта. GLSL может быть реализован разными производителями на произвольных платформах
Компиляция исходного кода во время выполнения
Отсутствие дополнительных библиотек и программ
Все необходимое – язык шейдеров, компилятор и компоновщик – определены как часть OpenGL
№5 слайд
![Графический конвейер На](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img4.jpg)
Содержание слайда: Графический конвейер
На функционирование OpenGL можно смотреть как на стандартную последовательность операций, применяемую к геометрическим данным для вывода их на экран
На различных этапах обработки графики разработчик может изменять массу параметров и получать различные результаты. Однако нельзя изменить ни сами фундаментальные операции, ни их порядок
№10 слайд
![Вершинный процессор это](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img9.jpg)
Содержание слайда: Вершинный процессор
это программируемый модуль, который выполняет операции над входными значениями вершин и связанными с ними данными
Вершинный процессор предназначен для следующих традиционных операций:
Преобразование вершин и нормалей
Генерирование и преобразование текстурных координат
Расчет освещения
Наложение цвета материала
Шейдеры, предназначенные для выполнения на этом процессоре, называются вершинными
№11 слайд
![Вершинный процессор Вершинные](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img10.jpg)
Содержание слайда: Вершинный процессор
Вершинные шейдеры, выполняющие часть операций из списка, обязаны выполнять и остальные операции
Вершинный шейдер не может заменить операции, которым требуются знания о нескольких вершинах или о топологии геометрического объекта
Вершинный шейдер не заменяет стандартные операции, выполняемые в конце обработки вершин
№12 слайд
![Фрагментный процессор](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img11.jpg)
Содержание слайда: Фрагментный процессор
программируемый модуль, который выполняет операции над фрагментами (или пикселями) и связанными с ними данными
Фрагментный процессор может выполнять следующие стандартные операции:
Операции над интерполированными значениями
Доступ к текстурам
Наложение текстур
Создание эффекта дымки
Наложение цветов
№13 слайд
![Фрагментный процессор](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img12.jpg)
Содержание слайда: Фрагментный процессор
Шейдеры, предназначенные для выполнения на этом процессоре, называются фрагментными
Фрагментные шейдеры, которым нужно выполнять часть операций из этого списка, должны выполнять и остальные операции
Фрагментный шейдер не может
выполнять операции, требующие знаний о нескольких фрагментах
изменить координаты (пара x и y) фрагмента
Фрагментный шейдер не заменяет стандартные операции, выполняемые в конце обработки пикселей
№14 слайд
![Фрагментный процессор](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img13.jpg)
Содержание слайда: Фрагментный процессор
Фрагментный шейдер обрабатывает входной поток данных и производит выходной поток данных – пикселов изображения
Фрагментный шейдер получает следующие данные:
varying переменные от вершинного шейдера – как встроенные, так и определенные разработчиком
uniform переменные для передачи произвольных относительно редко меняющихся параметров
№15 слайд
![Квалификаторы типов Для](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img14.jpg)
Содержание слайда: Квалификаторы типов
Для управления входными и выходными данными шейдеров используются квалификаторы типов:
Attribute переменные – передаются вершинному шейдеру от приложения для описания свойств каждой вершины
Uniform переменные используются для передачи данных как вершинному, так и фрагментному процессору. Не могут меняться чаще, чем один раз за полигон – относительно постоянные значения
Varying переменные служат для передачи данных от вершинного к фрагментному процессору. Могут быть различными для разных вершин, и для каждого фрагмента будет выполняться интерполяция
№17 слайд
![Векторные типы данных](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img16.jpg)
Содержание слайда: Векторные типы данных
Векторные типы данных. В OpenGL предусмотрены базовые векторные типы данных:
vec2 – вектор из двух вещественных чисел
vec3 – вектор из трех вещественных чисел
vec4 – вектор из четырех вещественных чисел
ivec2 – вектор из двух целых чисел
ivec3 – вектор из трех целых чисел
ivec4 – вектор из четырех целых чисел
bvec2 – вектор из двух булевых значений
bvec3 – вектор из трех целых значений
bvec4 – вектор из четырех целых значений
№18 слайд
![Векторные типы данных Их](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img17.jpg)
Содержание слайда: Векторные типы данных
Их можно использовать для задания цвета, координат вершины или текстуры и т.д.
Аппаратное обеспечение обычно поддерживает операции над векторами, соответствующие определенным в языке шейдеров OpenGL
Для доступа к компонентам вектора можно воспользоваться двумя способами:
обращение по индексу;
обращение к полям структуры (x, y, z, w или r, g, b, a или s, t, p, q)
№20 слайд
![Матричные типы данных В GLSL](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img19.jpg)
Содержание слайда: Матричные типы данных
В GLSL предусмотрены матричные типы данных:
mat2 – 2 x 2 матрица вещественных чисел
mat3 – 3 x 3 матрица вещественных чисел
mat4 – 4 x 4 матрица вещественных чисел
При выполнении операций над этими типами данных они всегда рассматриваются как математические матрицы. В частности, при перемножения матрицы и вектора получаются правильные с математической точки зрения результаты
Матрица хранится по столбцам и может рассматриваться как массив столбцов-векторов
№21 слайд
![Дискретизаторы OpenGL](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img20.jpg)
Содержание слайда: Дискретизаторы
OpenGL предоставляет некоторый абстрактный “черный ящик” для доступа к текстуре – дискретизатор или сэмплер
sampler1D – доступ к одномерной текстуре
sampler2D – доступ к двухмерной текстуре
sampler3D – доступ к трехмерной текстуре
samplerCube – доступ к кубической текстуре
При инициализации дискретизатора реализация OpenGL записывает в него все необходимые данные. Шейдер не может его модифицировать. Он только получает дискретизатор через uniform-переменную и использует в функциях для доступа к текстурам
№25 слайд
![Объявление переменных](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img24.jpg)
Содержание слайда: Объявление переменных
Переменные GLSL такие же, как в C++ : могут быть объявлены по необходимости и имеют ту же область видимости:
В именах учитывается регистр, они должны начинаться с буквы или подчеркивания. Определенные разработчиком переменные не могут начинаться с префикса gl_, т.к. все эти имена являются зарезервированными
№27 слайд
![Спецификаторы и интерфейс](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img26.jpg)
Содержание слайда: Спецификаторы и интерфейс шейдера
При объявлении переменных или параметров функции можно указывать спецификаторы. Существует два вида спецификатора:
Для указания вида входных параметров функции (in, out, inout)
Для формирования интерфейса шейдера (attribute, uniform, varying, const)
Рассмотрим спецификаторы второго типа. Данные спецификаторы можно использовать вне формальных параметров функций. С помощью данных спецификаторов определяется вся функциональность конкретного шейдера
№29 слайд
![Спецификаторы и интерфейс](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img28.jpg)
Содержание слайда: Спецификаторы и интерфейс шейдера
attribute: для часто меняющейся информации, которую необходимо передавать для каждой вершины отдельно
uniform: для относительно редко меняющейся информации, которая может быть использована как вершинным шейдером, так и фрагментным шейдером
varying: для интерполированной информации, передающейся от вершинного шейдера к фрагментному
const: для объявления неизменяемых идентификаторов, значения которых известны еще на этапе компиляции
Для передачи информации в шейдер используются встроенные и определенные разработчиком attribute-, uniform-, varying-переменные
№31 слайд
![Спецификатор attribute](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img30.jpg)
Содержание слайда: Спецификатор attribute
Вершинному шейдеру передаются стандартные attribute-переменные (gl_Vertex, gl_Normal) для получения состояний OpenGL
Разработчик может задавать свои attribute-переменные
Возможные типы для attribute: вещественные числа, векторы вещественных чисел и матрицы
Вершинный шейдер не может изменить attribute-переменные
№32 слайд
![Спецификатор uniform В](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img31.jpg)
Содержание слайда: Спецификатор uniform
В качестве uniform-переменных можно использовать любые типы данных и массивы
Шейдерам передаются стандартные uniform-переменные, с помощью которых можно получать доступ к состоянию OpenGL
Все шейдеры, собранные в одну программу, используют одно глобальное пространство имен для uniform-переменных
Шейдер не может изменять uniform-переменные
№33 слайд
![Спецификатор varying Из таких](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img32.jpg)
Содержание слайда: Спецификатор varying
Из таких переменных во время выполнения формируется интерфейс между вершинным и фрагментным шейдером
Вершинный шейдер устанавливает varying-переменную, а фрагментный шейдер ее использует, не имея возможности ее изменить
При передачи varying-переменных происходит автоматическая интерполяция для каждого фрагмента
№35 слайд
![Последовательность выполнения](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img34.jpg)
Содержание слайда: Последовательность выполнения
Последовательность выполнения программы на языке шейдеров OpenGL похожа на последовательность выполнения программы на C/C++:
Точка входа в шейдер – функция void main(). Если в программе используется оба типа шейдеров, то имеется две точки входа main. Перед входом в функцию main выполняется инициализация глобальных переменных
Организация циклов выполняется с помощью операторов for, while, do-while – так же, как и в C/C++
Условия можно задавать операторами if и if-else. В данные операторы может быть передано только логическое выражение!
Существует специальный оператор discard, с помощью которого можно запретить записывать фрагмент в кадровый буфер
№36 слайд
![Функции Работа функций](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img35.jpg)
Содержание слайда: Функции
Работа функций построена в языке шейдеров почти так же, как и в C/C++
Функции можно перегружать по количеству и типу входных параметров, но не исключительно по возвращаемому типу
Либо тело функции, либо ее объявление должны находиться в области видимости перед вызовом функции
Выход из функции с помощью оператора return происходит так же, как в C/C++
Нельзя вызывать функцию рекурсивно ни явно, ни косвенно!
№37 слайд
![Функции В языке шейдеров](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img36.jpg)
Содержание слайда: Функции
В языке шейдеров OpenGL параметры передаются в функцию по значению. Так как в языке нет указателей, то не следует беспокоиться о том, что функция случайно изменит какие-либо параметры
Чтобы определить, когда какие параметры будут копироваться, нужно указать для них соответствующие спецификаторы – in (по умолчанию), out или inout
Если нужно, чтобы параметры копировались в функцию только перед ее выполнением, то используется спецификатор in
Если нужно, чтобы параметры копировались только при выходе, то указывается спецификатор out
Если параметр требуется скопировать и при входе, и при выходе, то следует указать спецификатор inout
№39 слайд
![Встроенные функции В GLSL](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img38.jpg)
Содержание слайда: Встроенные функции
В GLSL доступен большой набор встроенных функций:
Угловые и тригонометрические функции (sin, cos, asin, …)
Экспоненциальные функции (pow, exp2, log2, sqrt, …)
Общие функции (abs, sign, log2, floor, step, clamp, …)
Геометрические функции (length, distance, dot, cross, …)
Матричные функции (matrixcompmult)
Функции отношения векторов (lessThan, equal, …)
Функции доступа к текстуре (texture2D, textureCube, …)
Функции шума (noise1, noise2, …)
№40 слайд
![Вершинный шейдер В вершинном](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img39.jpg)
Содержание слайда: Вершинный шейдер…
В вершинном шейдере должны выполняться операции над каждой вершиной. Чтобы создать вершинный шейдер для данного примера, необходимо ответить на следующие вопросы:
Какие данные необходимо передавать вершинному шейдеру для каждой вершины (через attribute-переменные)?
Какие глобальные переменные состояния потребуются вершинному шейдеру (uniform-переменные)?
Что является результатом вычислений в вершинном шейдере (varying-переменные)?
Рассмотрим эти вопросы по отдельности
№41 слайд
![Вершинный шейдер Какие данные](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img40.jpg)
Содержание слайда: Вершинный шейдер…
Какие данные необходимо передавать вершинному шейдеру для каждой вершины?
Если не задать координаты вершины, то вообще невозможно будет что-либо нарисовать. Освещение поверхности объекта не вычислить, если не задана нормаль в каждой вершине
Минимальными входными параметрами будут координаты вершины и нормаль
Эти параметры уже определены в OpenGL и доступны как встроенные переменные gl_Vertex и gl_Normal
Дополнительных attribute-переменных объявлять не требуется
№42 слайд
![Вершинный шейдер Какие](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img41.jpg)
Содержание слайда: Вершинный шейдер…
Какие глобальные переменные состояния потребуются вершинному шейдеру?
Необходим доступ к параметрам состояния OpenGL, таким как текущая матрица модели-вида-проекции (gl_ModelViewProjectionMatrix), текущая матрица модели-вида (gl_ModelViewMatrix), текущая матрица преобразования нормали (gl_NormalMatrix)
Необходимо также знать координаты источника освещения в пространстве обзора. Для этого определим дополнительную uniform-переменную LightPosition
Необходимо определить количество рассеиваемого и отражаемого света. Для этого воспользуемся двумя константными значениями SpecularContribution и DiffuseContribution – просто для демонстрации возможностей языка
№43 слайд
![Вершинный шейдер Что является](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img42.jpg)
Содержание слайда: Вершинный шейдер…
Что является результатом вычислений в вершинном шейдере?
Любой вершинный шейдер должен вычислить координаты вершины в пространстве координат окна. Для этого служит стандартная переменная gl_Position
Шаблон кирпичей будет вычисляться во фрагментном шейдере как некоторая функция с аргументами x и y – координатами объекта в модельной системе координат. Для передачи этих параметров объявим специальную varying-переменную MCPosition
Кроме того, в вершинном шейдере будет выполняться часть расчетов освещения – будет вычисляться интенсивность света для каждой вершины. Для сохранения результата объявим varying-переменную LightIntensity
№44 слайд
![Использование шейдеров В](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img43.jpg)
Содержание слайда: Использование шейдеров…
В первую очередь, необходимо объявить глобальные переменные – идентификаторы вершинного шейдера, фрагментного шейдера и программного объекта:
При этом создается структура данных, которая затем используется OpenGL для хранения исходного кода шейдера
После того, как шейдер создан, в него следует загрузить исходный код. Исходный код шейдера представлен в виде массива строк
№50 слайд
![Использование шейдеров](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img49.jpg)
Содержание слайда: Использование шейдеров…
Скомпонованную программу можно установить в качестве состояния OpenGL. Сделать это необходимо перед отрисовкой геометрических объектов:
Чтобы вернуться к стандартной функциональности OpenGL необходимо выполнить команду:
При подключении программы все переменные, которые образуют интерфейс шейдера, получат неопределенные значения
Рассмотрим основные функции, которые используются для передачи данных в шейдер
№51 слайд
![Использование шейдеров Для](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img50.jpg)
Содержание слайда: Использование шейдеров…
Для получения адреса какой-либо uniform-переменной служит следующая команда:
Данная функция должна вызываться только после успешной компоновки программного объекта, поскольку адреса uniform-переменных не определены до этого момента
Для установки значений uniform-переменных служат следующие методы:
№52 слайд
![Использование шейдеров Для](/documents_6/8a01637d11a71d397fc22b9b4be27fa0/img51.jpg)
Содержание слайда: Использование шейдеров…
Для получения адреса какой-либо attribute-переменной служит следующая команда:
Назначить адрес атрибута можно только перед сборкой программы. Иначе адреса будут назначены автоматически и их можно запросить
Для установки значений attribute-переменных служат следующие методы:
Скачать все slide презентации Введение в язык шейдеров OpenGL одним архивом:
Похожие презентации
-
Программирование на языке С. Модуль 1. Введение в язык С
-
Язык C. Введение. Базовые типы данных. Консоль. Классы и методы
-
Введение в язык программирования Python
-
Введение в язык VBA. Макросы
-
Введение в язык программирования Basic
-
Язык С. Введение в С
-
Язык Javascript. Краткое введение в Javascript
-
Основы языка Java. Введение в Web-технологии Java SE, Java EE, Java ME
-
Объектно-ориентированное программирование. Введение в язык C
-
Введение в компьютерные науки. Языки программирования