Co to jest język cieniowania OpenGL®?
Język cieniowania OpenGL® (GLSL) to język programowania komputerowego zaprojektowany specjalnie do manipulowania i sterowania trójwymiarową grafiką (3D) podczas procesu renderowania bezpośrednio w jednostce graficznej (GPU) karty graficznej przy użyciu bibliotek OpenGL®. Zasadniczo język cieniowania OpenGL® zapewnia programistom bezpośredni dostęp do geometrii 3D i renderowania na najniższym możliwym poziomie, bez konieczności pisania procedur języka asemblera do współpracy ze sprzętem GPU. Dzięki zastosowaniu języka cieniowania OpenGL® efekty, takie jak tekstury generowane proceduralnie i geometria, mogą być implementowane i optymalizowane bezpośrednio w GPU, co przyspiesza proces renderowania. Umożliwia także wydajniejsze wdrażanie bardziej złożonych funkcji, takich jak animacja lub efekty specjalne, bez narzutu kodu wyższego poziomu. Język cieniowania jest kompilowany przez GPU do kodu wykonywalnego, co oznacza, że dla poszczególnych kart graficznych można zaprojektować określone implementacje i kompilatory, zwiększając wzrost wydajności dzięki zastosowaniu różnych modułów cieniujących.
Dla wszystkich praktycznych celów język cieniowania OpenGL® jest w pełni zaimplementowanym językiem programowania, który naśladuje składnię języka programowania C na prawie wszystkie sposoby, z wyjątkiem zmiennych typu wskaźnika i niektórych dyrektyw preprocesora. Obsługiwane są funkcje zdefiniowane przez użytkownika, zmienne oraz logiczne instrukcje rozgałęziania i zapętlania, co umożliwia pisanie w pełni zrealizowanych programów przy użyciu tylko języka shaderów oraz zapewnia poziom abstrakcji, który jest przenośny w różnych systemach operacyjnych i konfiguracjach sprzętowych. Po ukończeniu programu cieniującego jest on przekazywany do procesora graficznego, gdzie jest kompilowany i wykonywany w razie potrzeby podczas procesu renderowania.
Program napisany w języku cieniowania OpenGL® jest ostatecznie przekazywany do GPU, gdzie może zostać skompilowany przez sprzęt lub sterowniki wyprodukowane przez producenta karty graficznej. Oznacza to, że niektóre instrukcje używane w języku mogą być zoptymalizowane pod kątem rzeczywistego skompilowania kodu bajtowego, tak aby działały wydajnie z określonymi funkcjami sprzętowymi konkretnej karty graficznej. Zwiększa to szybkość wykonywania i może rozszerzyć podstawową funkcjonalność o specjalne opcje renderowania i efekty, które mogą być unikalne dla pojedynczej karty graficznej.
Istnieją trzy rodzaje programów cieniujących, których można używać do pisania w języku cieniowania OpenGL®. Pierwszy znany jest jako moduł cieniujący wierzchołki i jest przeznaczony do wykonywania złożonych operacji na poszczególnych wierzchołkach, takich jak tłumaczenie, skalowanie lub teksturowanie punktu w przestrzeni. Drugi to moduł cieniujący geometrię i można go używać do dodawania, usuwania lub innego rodzaju manipulowania wielokątami, zanim zostaną one rasteryzowane. Programy cieniujące fragmenty, zwane również modułami cieniującymi piksele, można pisać w celu wykonywania operacji na punktach sceny 3D, gdy są one przekształcane w płaski dwuwymiarowy obraz (2D) do wyświetlania na ekranie, np. Efekty świetlne lub zniekształcenia.