Что такое язык затенения OpenGL®?

Язык затенения OpenGL® (GLSL) - это язык компьютерного программирования, разработанный специально для манипулирования и контроля трехмерной (3D) графики в процессе визуализации непосредственно в графическом процессоре (GPU) графической карты с использованием библиотек OpenGL®. По сути, язык шейдинга OpenGL® предоставляет программистам прямой доступ к трехмерной геометрии и рендерингу на самом низком уровне без необходимости написания процедур на языке ассемблера для взаимодействия с аппаратным обеспечением графического процессора. Благодаря использованию языка затенения OpenGL® такие эффекты, как процедурно сгенерированные текстуры и геометрия, могут быть реализованы и оптимизированы непосредственно в графическом процессоре, ускоряя процесс рендеринга. Это также позволяет эффективно реализовывать более сложные функции, такие как анимация или специальные эффекты, без дополнительных затрат на код более высокого уровня. Язык затенения компилируется графическим процессором в исполняемый код, что означает, что конкретные реализации и компиляторы могут быть разработаны для отдельных видеокарт, увеличивая прирост производительности от использования различных шейдеров.

Для всех практических целей язык затенения OpenGL® является полностью реализованным языком программирования, который имитирует синтаксис языка программирования C практически во всех отношениях, за исключением переменных типа указателя и некоторых директив препроцессора. Поддерживаются пользовательские функции, переменные, а также операторы логического ветвления и зацикливания, позволяющие писать полностью реализованные программы с использованием только языка шейдеров и обеспечивающие уровень абстракции, переносимый между различными операционными системами и конфигурациями оборудования. Когда шейдерная программа завершена, она передается в графический процессор, где она компилируется и выполняется по мере необходимости во время процесса рендеринга.

Программа, написанная на языке шейдинга OpenGL®, в конечном итоге передается в графический процессор, где она может быть скомпилирована аппаратными средствами или драйверами, выпущенными производителем видеокарты. Это означает, что некоторые операторы, используемые внутри языка, могут иметь свой фактический скомпилированный байт-код, оптимизированный для эффективной работы с конкретными аппаратными функциями конкретной видеокарты. Это увеличивает скорость выполнения и может расширить базовую функциональность, включив в нее специальные параметры рендеринга и эффекты, которые могут быть уникальными для одной видеокарты.

Существует три типа шейдеров, для написания которых можно использовать язык шейдинга OpenGL®. Первый известен как вершинный шейдер и предназначен для выполнения сложных операций с отдельными вершинами, таких как перевод, масштабирование или текстурирование точки в пространстве. Второй - это геометрический шейдер, который можно использовать для добавления, удаления или иного манипулирования полигонами, прежде чем они будут в конечном итоге растеризованы. Фрагментные шейдеры, также называемые пиксельными шейдерами, могут быть записаны для выполнения операций с точками в 3D-сцене, когда они переводятся в плоское двумерное (2D) изображение для отображения на экране, например, эффекты освещения или искажения.