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[游戏开发]HLSL & CG 与glsl着色器编译及其原理

导言:公司旧的渲染引擎用的结构无语了,要写一个渲染特效现在Unity 用shaderlab实现调试好,Unity插件导出GLTF格式(shader等已经包含在材质信息中),然后再导到自研引擎(用的OPENGL、OPENGLES),又要人为的写一遍GLSL(翻译或者说平台特性需要改,比如Unity移动端 SIGGRAPH2015 的PBR)

Shader简介:

Shader Language的发展方向是设计出在便携性方面可以和C++、Java等相比的高级语言,“赋予程序员灵活而方便的编程方式”,并“尽可能的控制渲染过程”同时“利用图形硬件的并行性,提高算法效率”。
Shader Language目前主要有3种语言:

  • 基于 OpenGL 的 OpenGL Shading Language,简称 GLSL;
  • 基于 DirectX 的 High Level Shading Language, 简称 HLSL;
  • 还有 NVIDIA 公司的 C for Graphic,简称 Cg 语言。

GLSL、HLSL、CG异同点:

GLSL的优点是跨平台!卡友在Windows 、Linux、Mac、Web、移动端跑,但是这种跨平台是由于OPENGL没有提供编译器,而是由显卡驱动来完成的着色器的编译工作;也就是说显卡驱动支持OPENGL它就可以运行。这种做法的好处在于依赖硬件,由于提供商完全了解自己硬件架构,能知道怎么样发挥到最大作用。GLSL是依赖于硬件而非操作系统,所以硬件不一样结果可能不一样;

HLSL由微软控制的着色器,就算有不同的硬件,同一个着色器编译是一样的(前提是版本一样),但是缺点是只能在微软的平台,当然HLSL相比GLSL渲染什么的走得更前面。

CG才是真正意义上的跨平台。它会根据平台的不同编译成相应的中间语言,CG语言的跨平台性很大程度取决于与微软的合作,这也导致CG和HLSL非常相似,CG可以无缝移植到HLSL平台上,但是缺点是无法完全发挥OPENGL的新特性。

shader 编译平台:

shader线上转换编译平台

Shader运行机制:

GPU架构的shader运行机制

编译着色器:

在这里插入图片描述

Windows创建一个compile.bat文件,它的内容如下:

C:/VulkanSDK/1.0.17.0/Bin32/glslangValidator.exe -V shader.vert
C:/VulkanSDK/1.0.17.0/Bin32/glslangValidator.exe -V shader.frag

pause
读者需要将上面代码中glslangValidator.exe的文件路径替换为自己的glslangValidator.exe所在的文件路径。双击运行这个文件,就可以完成着色器代码的编译。Linux
创建一个compile.sh文件,它的内容如下:

/home/user/VulkanSDK/x.x.x.x/x86_64/bin/glslangValidator -V shader.vert
/home/user/VulkanSDK/x.x.x.x/x86_64/bin/glslangValidator -V shader.frag

读者需要将上面代码中glslangValidator的文件路径替换为自己的glslangValidator所在的文件路径。然后在终端中使用chmod +x compile.sh给予它可执行的权限,最后运行它。
使用两行代码使用-V选项调用编译器,将GLSL着色器代码文件转换为SPIR-V字节码格式。运行脚本后,读者可以在当前文件夹下看到两个新的文件vert.spv和frag.spv。这两个文件的文件名由编译器自动推导出来,读者可以使用自己喜欢的名称重命名这两个文件。编译脚本的执行过程中可能出现一些缺少特性的警告,读者可以放心地忽略掉这些警告。
如果着色器代码存在语法错误,编译器会报告语法错误所在的行,以及错误出现的原因。读者可以尝试去掉某行着色器代码的分号,让编译器检查这一语法错误,熟悉编译器的报错信息的。也可以尝试不使用任何选项调用编译器来查看编译器支持的选项种类。此外,编译器还支持将SPIR-V格式的字节码反向编译为便于人类阅读的代码格式。载入着色器已经得到了SPIR-V格式的着色器字节码文件,现在需要在应用程序中载入字节码文件。为了完成这项工作,首先编写一个用于载入二进制文件的辅助函数。

shaderlab的转换:

unity里面本来就可以写glsl,相关互转工具也都是开源的,shaderlab编译之后是可以看到对应的glsl代码
unity选对应的平台,点一下shader上那个compile按钮,就看得到glsl代码了:在这里插入图片描述
但是翻译出来的代码不是人看的:
在这里插入图片描述
着色器编译后都是spirit-v. risc-v的,
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

参考资料:

opengl 着色器的编译
《OpenGL编程指南》一2.5 着色器的编译
HLSL 交叉编译器
DirectX 着色器字节码交叉编译器。
vulkan shader编译

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加:2021-09-11 19:08:27  更:2021-09-11 19:09:30 
 
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