O que é uma linguagem de sombreamento OpenGL®?

A linguagem de sombreamento OpenGL® (GLSL) é uma linguagem de programação de computador projetada especificamente para manipular e controlar gráficos tridimensionais (3D) durante o processo de renderização diretamente na unidade de processamento gráfico (GPU) de uma placa gráfica usando as bibliotecas OpenGL®. Em essência, a linguagem de sombreamento OpenGL® fornece aos programadores acesso direto à geometria 3D e renderização no nível mais baixo possível, sem ter que escrever rotinas de linguagem de montagem para interagir com o hardware da GPU. Com o uso da linguagem de sombreamento OpenGL®, efeitos como texturas e geometrias geradas proceduralmente podem ser implementados e otimizados diretamente na GPU, acelerando o processo de renderização. Ele também permite que funções mais complexas, como animação ou efeitos especiais, sejam implementadas com eficiência sem a sobrecarga do código de nível superior. A linguagem de sombreamento é compilada pela GPU em código executável, o que significa que implementações e compiladores específicos podem ser projetados para placas gráficas individuais, aumentando os ganhos de desempenho ao usar os diferentes sombreadores.

Para todos os propósitos práticos, a linguagem de sombreamento OpenGL® é uma linguagem de programação totalmente implementada que imita a sintaxe da linguagem de programação C de quase todas as maneiras, com exceção das variáveis ​​do tipo ponteiro e de algumas diretivas do pré-processador. Funções definidas pelo usuário, variáveis ​​e instruções lógicas de ramificação e loop são todas suportadas, permitindo que programas totalmente realizados sejam gravados usando apenas a linguagem shader e fornecendo um nível de abstração que seja portátil em diferentes sistemas operacionais e configurações de hardware. Depois que um programa de sombreador é concluído, ele é passado para a GPU, onde é compilado e executado conforme necessário durante o processo de renderização.

Um programa escrito na linguagem de sombreamento OpenGL® é finalmente passado para a GPU, onde pode ser compilado por hardware ou drivers produzidos pelo fabricante da placa gráfica. Isso significa que certas instruções usadas dentro do idioma podem ter seu bytecode compilado real otimizado para funcionar eficientemente com os recursos de hardware específicos de uma placa gráfica específica. Isso aumenta a velocidade de execução e pode estender a funcionalidade básica para incluir opções e efeitos especiais de renderização que podem ser exclusivos para uma única placa gráfica.

Existem três tipos de sombreadores que a linguagem de sombreamento OpenGL® pode ser usada para escrever. O primeiro é conhecido como shader de vértice e foi projetado para executar operações complexas em vértices individuais, como traduzir, dimensionar ou texturizar um ponto no espaço. O segundo é um sombreador de geometria e pode ser usado para adicionar, remover ou manipular polígonos antes que eles sejam rasterizados. Os shaders de fragmento, também chamados de pixel shaders, podem ser gravados para executar operações em pontos na cena 3D, à medida que são convertidos em uma imagem bidimensional plana (2D) para exibição em uma tela, como efeitos de iluminação ou distorções.