AGSL 旨在与 GLSL ES 1.0 基本兼容。如需了解详情,请参阅 OpenGL ES 着色语言文档中的等效函数。本文档会尽可能地强调 AGSL 和 GLSL 之间的区别。
类型
AGSL 支持 GLSL ES 1.0 类型,以及表示矢量和矩阵类型的另一种方式。AGSL 支持额外的 short
和 half
类型来表示中等精度。
基本类型
类型 | 说明 |
---|---|
void
|
没有函数返回值或参数列表为空。与 GLSL 不同,没有 void 返回值类型的函数必须返回值。 |
bool, bvec2, bvec3, bvec4 (bool2, bool3, bool4) 。 |
布尔标量/矢量 |
int, ivec2, ivec3, ivec4 (int2, int3, int4) |
highp 有符号整数/矢量
|
float, vec2, vec3, vec4 (float2, float3, float4)
|
highp (单精度)浮点标量/矢量 |
short, short2, short3, short4
|
等同于 mediump int 有符号整数/矢量 |
half, half2, half3, half4 |
相当于 mediump float 标量/矢量 |
mat2, mat3, mat4 (float2x2, float3x3, float4x4) |
2x2、3x3、4x4 float 矩阵
|
half2x2, half3x3, half4x4 |
相当于 mediump float 矩阵类型 |
精确率和范围最小值
这些是与每个修饰符相关联的最小保证精度和范围(基于 OpenGL ES 2.0 规范)。由于大多数设备都支持 ES 3.0,因此它们会更有保证的 highp
精度/范围和 int mediump
范围。精度修饰符可应用于标量、向量和矩阵变量和参数。只能保证下面列出的最小值;lowp
实际上并不一定低于 mediump
,而 mediump
的精确度也不一定低于 highp
。AGSL 目前在最终输出中将 lowp
转换为 mediump
。
修饰符 | “浮点数”范围 | “浮点数”震级范围 | “float”精度 | “int”范围 |
---|---|---|---|---|
高音 | \(\left\{-2^{62},2^{62}\right\}\) | \(\left\{2^{-62},2^{62}\right\}\) | 亲属: \(2^{-16}\) | \(\left\{-2^{16},2^{16}\right\}\) |
中等 | \(\left\{-2^{14},2^{14}\right\}\) | \(\left\{2^{-14},2^{14}\right\}\) | 亲属: \(2^{-10}\) | \(\left\{-2^{10},2^{10}\right\}\) |
低腰 | \(\left\{-2,2\right\}\) | \(\left\{2^{-8},2\right\}\) | 绝对值: \(2^{-8}\) | \(\left\{-2^{8},2^{8}\right\}\) |
除了数组数字下标语法之外,例如:var[num], names of vector
components for vectors of length 2 - 4 are denoted by a single letter. Components
can be swizzled and replicated. ex:
vect.yx,
vect.yy`
vect.xyzw
- 访问表示点/法线的矢量时使用
vect.rgba
- 访问表示颜色的矢量时使用
vect.LTRB
- 当矢量表示矩形(而非 GLSL 中)时使用
在 AGSL 中,0 和 1 可用于在相应通道中生成常量 0 或 1。例如:vect.rgb1 == vec4(vect.rgb,1)
结构和数组
结构使用与 GLSL 相同的语法进行声明,但 AGSL 仅支持全局范围内的结构。
struct type-name {
members
} struct-name; // optional variable declaration.
只有使用 C 样式或 GLSL 样式的语法,明确数组大小才支持一维数组:
<base type>[<array size>] 变量名称 - 例如:half[10] x;
<base type> 变量名称 [<array size>] - 例如:half x[10];
数组不能通过函数返回,也不能复制、赋值或比较。数组限制会传播到包含数组的结构。数组只能使用常量或循环变量编入索引。
资格赛
类型 | 说明 |
---|---|
const
|
编译时常量或只读函数参数。 |
uniform
|
值在被处理的基元中不会发生变化。
系统使用 setColorUniform 、setFloatUniform 、setIntUniform 、setInputBuffer 和 setInputShader 的 RuntimeShader 方法从 Android 传递 Uniform。 |
in
|
适用于传入函数参数。这是默认值。 |
out
|
适用于传递的函数参数。必须使用与函数定义相同的精度。 |
inout
|
适用于同时传入和传出函数的参数。必须使用与函数定义相同的精度。 |
变量声明
声明必须位于显式大括号范围内。以下示例中禁止声明 y
:
if (condition)
int y = 0;
矩阵/结构/数组基础知识
矩阵构造函数示例
使用单个值构造矩阵时,沿对角线的所有值都会指定该值,其余值则为零。因此,float2x2(1.0)
会创建一个 2x2 单位矩阵。
使用多个值构建矩阵时,首先填充列(按列优先顺序)。
请注意,与 GLSL 不同,不支持减少传入矢量分量的构造函数,但您可以使用调配来达到相同的效果。如需基于 AGSL 中的 vec4
构造 vec3
(其行为与 GLSL 相同),请指定 vec3 nv = quadVec.xyz
。
结构构造函数示例
struct light { float intensity; float3 pos; };
// literal integer constants auto-converted to floating point
light lightVar = light(3, float3(1, 2, 3.0));
矩阵组件
使用数组下标语法访问矩阵的组成部分。
float4x4 m; // represents a matrix
m[1] = float4(2.0); // sets second column to all 2.0
m[0][0] = 1.0; // sets upper left element to 1.0
m[2][3] = 2.0; // sets 4th element of 3rd column to 2.0
结构字段
使用句点 .
运算符选择结构字段。运算符包括:
运营机构 | 说明 |
---|---|
. |
字段选择器 |
==, != |
等式 |
= |
分配关系 |
数组元素
数组元素可通过数组下标运算符 [ ]
进行访问。例如:
diffuseColor += lightIntensity[3] * NdotL;
运算符
按照优先级顺序编号。关系型和等式运算符 > < <= >= == != 的计算结果为布尔值。如需按组成部分比较矢量,请使用 lessThan()
、equal()
等函数。
运营机构 | 说明 | 关联性 | |
---|---|---|---|
1 | () |
带括号的分组 | 不适用 |
2 | [] () . ++ --
|
数组下标 函数调用和构造函数结构 字段或方法选择器 调配 后缀递增和递减 | 从左到右 |
3 | ++ -- + - !
|
前缀递增和递减一元 | 从右到左 |
4 | * / |
乘除 | 从左至右 |
5 | + - |
加上减法 | 从左至右 |
7 | < > <= >= |
关系型 | 从左至右 |
8 | == != |
等式/不等式 | 从左至右 |
12 | && |
逻辑与 | 从左至右 |
13 | ^^ |
逻辑 XOR | 从左至右 |
14 | || |
逻辑或 | 从左至右 |
15 | ?\:
|
选择(整个运算数) | 从左到右 |
16 | = += -= *= /=
|
赋值 算术赋值 算术赋值 赋值 | 从左到右 |
17 | , |
序列 | 从左至右 |
矩阵和矢量运算
应用于标量值时,算术运算符会生成标量。对于除模以外的运算符,如果一个运算数是标量,另一个是向量或矩阵,则按组成部分执行操作,并生成相同的向量或矩阵类型。如果这两项运算都是大小相同的向量,则以分量方式执行运算(并返回相同的向量类型)。
操作 | 说明 |
---|---|
m = f * m |
组件级矩阵乘以标量值 |
v = f * v |
分量向量乘以标量值 |
v = v * v |
组成部分向量乘以矢量值 |
m = m + m |
矩阵分量加法 |
m = m - m |
矩阵分量减法 |
m = m * m |
线性代数乘法 |
如果有一个运算数是与矩阵的行大小或列大小匹配的向量,乘法运算符可用于执行代数行和列乘法。
操作 | 说明 |
---|---|
m = v * m |
行向量 * 矩阵线性代数乘法 |
m = m * v |
矩阵 * 列向量线性代数乘法 |
对矢量点积、叉积和分量乘法使用内置函数:
功能 | 说明 |
---|---|
f = dot(v, v) |
矢量点积 |
v = cross(v, v) |
矢量交叉积 |
m = matrixCompMult(m, m) |
分量乘法 |
程序控制
函数调用 | 通过价值回报调用 |
---|---|
迭代 | for (<init>;<test>;<next>) { break, continue } |
选择 | if ( ) { } if ( ) { } else { } switch () { break, case }
- 默认大小写列 |
跳跃 | break, continue, return (不允许舍弃) |
条目 | half4 main(float2 fragCoord) |
对于循环限制
与 GLSL ES 1.0 类似,“for”循环也有限,编译器必须能够展开循环。这意味着初始化程序、测试条件和 next
语句必须使用常量,以便在编译时可以计算所有内容。next
语句进一步限制为使用 ++, --, +=, or -=
。
内建函数
GT
(通用类型)是 float
、float2
、float3
、float4
或 half
、half2
、half3
、half4
。
其中大多数函数都是在组件上运行(该函数是按组件应用的)。系统会注明。
角函数和三角函数
指定为角度的函数参数假定采用弧度单位。 在任何情况下,这些函数都不会导致除数为零的错误。如果该比率的除数为 0,则结果将未定义。
功能 | 说明 |
---|---|
GT radians(GT degrees) |
将角度转换为弧度 |
GT degrees(GT radians) |
将弧度转换为角度 |
GT sin(GT angle) |
标准正弦 |
GT cos(GT angle) |
标准余弦 |
GT tan(GT angle) |
标准正切 |
GT asin(GT x)
|
返回正弦为 x 在 $ \left[-{\pi\over 2},{\pi\over 2}\right] $ 范围内的角度 |
GT acos(GT x)
|
返回余弦为 x 在 $ \left[0,\pi\right] $ 范围内的角度 |
GT atan(GT y, GT x)
|
返回三角反正切值为 $ \left[{y\over x}\right] $ 的角度(在 $ \left[-\pi,\pi\right] $ 范围内) |
GT atan(GT y_over_x)
|
返回三角反正切值为 y_over_x 的角度,该角度在 $ \left[-{\pi\over 2},{\pi\over 2}\right] $ 范围内 |
指数函数
功能 | 说明 |
---|---|
GT pow(GT x, GT y) |
返回 $ x^y $ |
GT exp(GT x) |
返回 $ e^x $ |
GT log(GT x) |
返回 $ ln(x) $ |
GT exp2(GT x) |
返回 $ 2^x $ |
GT log2(GT x) |
返回 $ log_2(x) $ |
GT sqrt(GT x) |
返回 $ \sqrt{x} $ |
GT inversesqrt(GT x) |
返回 $ 1\over{\sqrt{x}} $ |
常用函数
功能 | 说明 |
---|---|
GT abs(GT x) |
绝对值 |
GT sign(GT x) |
根据 x 的符号返回 -1.0、0.0 或 1.0 |
GT floor(GT x) |
最接近的整数 <= x |
GT ceil(GT x) |
最接近的整数 >= x |
GT fract(GT x) |
返回 x 的小数部分 |
GT mod(GT x, GT y) |
返回 x 模 y 的值 |
GT mod(GT x, float y) |
返回 x 模 y 的值 |
GT min(GT x, GT y) |
返回 x 或 y 的最小值 |
GT min(GT x, float y) |
返回 x 或 y 的最小值 |
GT max(GT x, GT y) |
返回 x 或 y 的最大值 |
GT max(GT x, float y) |
返回 x 或 y 的最大值 |
GT clamp(GT x, GT
minVal, GT maxVal) |
返回取值在 minVal 和 maxVal 之间的 x。 |
GT clamp(GT x, float
minVal, float maxVal) |
返回取值在 minVal 和 maxVal 之间的 x |
GT saturate(GT x) |
返回 x 取值范围为 0.0 到 1.0 之间的值 |
GT mix(GT x, GT y
GT a) |
返回 x 和 y 的线性混合 |
GT mix(GT x, GT y,
float a) |
返回 x 和 y 的线性混合 |
GT step(GT edge, GT x) |
如果 x < 边缘,则返回 0.0,否则返回 1.0 |
GT step(float edge,
GT x) |
如果 x < 边缘,则返回 0.0,否则返回 1.0 |
GT smoothstep(GT edge0,
GT edge1, GT x) |
当 Edge0 < x < Edge1 时,执行 0 到 1 之间的隐士插值 |
GT smoothstep(float
edge0, float edge1,
GT x) |
当 Edge0 < x < Edge1 时,执行 0 到 1 之间的隐士插值 |
几何函数
这些函数将矢量作矢量,而非组成部分。GT 是大小为 2-4 的浮点/半矢量。
功能 | 说明 |
---|---|
float/half length
(GT x) |
返回矢量的长度 |
float/half distance(GT
p0, GT p1) |
返回两点之间的距离 |
float/half dot(GT x,
GT y) |
返回点积 |
float3/half3
cross(float3/half3 x,
float3/half3 y) |
返回交叉积 |
GT normalize(GT x) |
将向量归一化为长度 1 |
GT faceforward(GT N,
GT I, GT Nref) |
如果点(Nref, I) < 0,则返回 N,否则返回 -N。 |
GT reflect(GT I, GT N) |
反射方向 I - 2 * 点(N,I) * N。 |
GT refract(GT I, GT N,
float/half eta) |
返回折射矢量 |
矩阵函数
Type mat 是任意方阵类型。
功能 | 说明 |
---|---|
mat matrixCompMult(mat
x, mat y) |
将 x 乘以 y 分量 |
mat inverse(mat m) |
返回 m 的逆 |
矢量关系函数
按分量比较 x 和 y。特定调用的输入和返回矢量大小必须匹配。T 是整数和浮点矢量类型的并集。BV 是一个布尔矢量,与输入矢量的大小相匹配。
功能 | 说明 |
---|---|
BV lessThan(T x, T y) |
x < y |
BV lessThanEqual(T x,
T y) |
x <= y |
BV greaterThan(T x,
T y) |
x > y |
BV greaterThanEqual(T
x, T y) |
x >= y |
BV equal(T x, T y) |
x == y |
BV equal(BV x, BV y) |
x == y |
BV notEqual(T x, T y) |
x != y |
BV notEqual(BV x,
BV y) |
x != y |
bool any(BV x) |
如果 x 的任何分量为 true ,则为 true |
bool all(BV x) |
如果 x 的所有分量均为 true ,则为 true 。 |
BV not(BV x) |
x 的逻辑补码 |
颜色函数
功能 | 说明 |
---|---|
vec4 unpremul(vec4
color) |
将颜色值转换为非预乘 Alpha 值 |
half3 toLinearSrgb(half3
color) |
颜色空间转换为线性 SRGB |
half3 fromLinearSrgb(half3
color) |
颜色空间转换 |
着色器采样(评估)
采样器类型不受支持,但您可以评估其他着色器。如果需要对纹理进行采样,您可以创建一个 BitmapShader 对象,并将其作为统一对象添加。您可以针对任何着色器执行此操作,这意味着您可以直接评估任何 Android 着色器,而无需先将其转换为位图,包括其他 RuntimeShader 对象。这可提供极大的灵活性,但复杂的着色器评估起来成本高昂,尤其是在循环中。
uniform shader image;
image.eval(coord).a // The alpha channel from the evaluated image shader
原始缓冲区采样
虽然大多数图片包含应进行颜色管理的颜色,但某些图片包含的数据并非实际颜色,包括存储法线、材料属性(如粗糙度)、高度图的图片,或恰好存储在图片中的任何其他纯数学数据。在 AGSL 中使用这些类型的图像时,您可以使用 RuntimeShader#setInputBuffer 将 BitmapShader 用作通用原始缓冲区。这样可以避免颜色空间转换和过滤。