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Shader mit GLSL: Eine Einführung in die OpenGL Shading Language

:	Heiko Ihde
:	Shader mit GLSL: Eine Einführung in die OpenGL Shading Language
:	Diplomica Verlag GmbH
:	9783836629270
:	1
:	CHF 31.20
:

:	Informatik
:	German

:	160
:	kein Kopierschutz/DRM
:	PC/MAC/eReader/Tablet
:	PDF

Seit es Computergrafik gibt, wird kontinuierlich versucht die Qualität der Darstellung bis hin zum absoluten Realismus zu steigern. Die Shader sind dabei ein wichtiges Hilfsmittel um realistischer scheinende Materialien in der Computergrafik zu erzeugen. Shader bieten dem Grafik-Programmierer eine vorher unerreichte Flexibilität. Die vorher starren Vorgaben der Grafikprozessoren können nun individuell an die eigenen Bedürfnisse angepasst werden.

Dieses Buch bietet einen schnellen Einstieg in die Highlevel Shading Sprachen. Anhand von Beispiel-Shadern in der OpenGL Shading Language (GLSL) werden die Grundsätze erklärt. Verschiedene Ansätze werden erläutert und mögliche Fehlerquellen werden aufgedeckt. Die Einbindung der entwickelten Shader in eigene OpenGL-Anwendungen wird geklärt.Zusätzlich wird eine Einführung in Textur-Erstellung und 3D-Modeling gegeben.

Kapitel 4.3.6, Die Shader in GLSLDemo einbinden: Wer ohne den aufwändigen Weg über ein eigenes OpenGL Programm Shader schreiben und ausprobieren möchte, der kann diese auch in ein bestehendes Programm wie z.B. GLSLDemo von der Seite www.3dshaders.com einbinden. Nach der Installation von GLSLDemo sollten im Ordner des Programms die Ordner bin, shaders und textures vorhanden sein. Starten wir das Programm mit glsldemo.exe im Ordner bin müsste das Programm wie in der Abbildung aussehen. In der Seitenleiste sind bereits einige Shaderbeispiele vorhanden. Im Menü View/Uniform adjuster (oder über Tastatureingabe Alt+U) können wir ein Bedienfeld öffnen. Darin werden Schieberegler für die im Shader definierten uniform Variablen angezeigt. Mit diesen Reglern können wir die Werte der Variablen ändern. Hat die Änderung des Wertes ein visuelles Feedback zur Folge, können wir es im 3Dbereich der Anwendung sofort sehen.

	1 Einleitung	7
	1.1 Begriffliche Voraussetzungen	7
	1.1.1 Shader	8
	1.1.2 Shader Objekt	9
	1.1.3 Shader Programm	9
	1.1.4 Fixed Functionality	9
	1.1.5 Vertex	10
	1.1.6 Edge	11
	1.1.7 Face	11
	1.1.8 Fragment	11
	1.1.9 Vertex Shader	12
	1.1.10 Geometry Shader	12
	1.1.11 Fragment Shader	12
	1.1.12 Object-Space	13
	1.1.13 Eye-Space	14
	1.1.14 Diffusemap / Colormap	15
	1.1.15 Alphamap / Transparencymap	15
	1.1.16 Bumpmap	15
	1.1.17 Heightmap / Displacementmap	15
	1.1.18 Normalmap	16
	1.1.19 Specularitymap / Reflectivitymap	16
	1.1.20 Luminositymap	17
	1.1.21 Environmentmap / Reflectionmap	17
	2 Gründe für Shader mit GLSL	18
	2.1 Über Shader	18
	2.2 Die Shadertypen	18
	2.3 Die High Level Shading Languages	19
	2.3.1 HLSL	20
	2.3.2 Cg	21
	2.3.3 GLSL	22
	3 Shader in OpenGL	24
	3.1 Die OpenGL Shading Language	24
	3.1.1 Unterschiede zwischen Vertex und Fragment Shader	25
	3.1.2 Unterschiede zu C/++	25
	3.1.3 Typecasting und Konstruktoren	26
	3.1.4 Neue Datentypen	26
	3.1.5 Zugriff auf Vektor-Komponenten	27
	3.1.6 Die attribute, uniform und varying Qualifiers	27
	3.2 Die OpenGL Shading Language API	28
	4 Vier Schritte zum eigenen Shader	31
	4.1 Die Objekte vorbereiten	31
	4.1.1 Vorbereiten in Blender	31
	4.1.2 Vorbereiten in OpenGL	36
	4.2 Die Texturen vorbereiten	39
	4.2.1 Diffusemap	41
	4.2.2 Alphamap	47
	4.2.3 Bumpmap	50
	4.2.4 Normalmap	52
	4.2.5 Huemap	54
	4.2.6 Lightnessmap / Brightnessmap	59
	4.2.7 Environmentmap	60
	4.2.8 Kanten entfernen	66
	4.2.9 CrazyBump	67
	4.3 Die Shader einbinden	69
	4.3.1 Shader erstellen und kompilieren	70
	4.3.2 Shader verwenden	73
	4.3.3 Werte übergeben	74
	4.3.4 Texturen übergeben	75
	4.3.5 Das Resultat	77
	4.3.6 Die Shader in GLSLDemo einbinden	78
	4.4 Die Shader programmieren	81
	4.4.1 Farbe	82
	4.4.2 Fragmente verwerfen	84
	4.4.3 Direktionales Licht	85
	4.4.4 Punktlicht	90
	4.4.5 Drei Punktlichter	92
	4.4.6 Drei Punktlichter (optimiert)	94
	4.4.7 Glanz	97
	4.4.8 Prozedurale Textur 2D	100
	4.4.9 Prozedurale Textur 3D	104
	4.4.10 Selektiv Fragmente verwerfen	106
	4.4.11 Prozedurale Textur 3D (optimiert)	109
	4.4.12 Einbinden von Textur-Maps	114
	4.4.13 Nebel	116
	4.4.14 Simulation der Fixed Functionality mit ShaderGen	119
	4.4.15 Mehrfarb-Lack	120
	4.4.16 Hue-Shifter	122
	4.4.17 Displacement	127
	4.4.18 Displacement Wasser	130
	5 Fazit und Aussicht	134
	6 Anhang 1: Literaturverzeichnis	135
	7 Anhang 2: Verwendete Software	137
	7.1 Programmierung	137
	7.2 Grafik	137
	7.3 Sonstiges	138
	8 Anhang 4: GLSL Kurz-Referenz	139
	8.1 Data types	139
	8.2 Data type qualifiers	140
	8.2.1 Global variable declarations	140
	8.2.2 Function parameters	141
	8.3 Vector components	141
	8.4 Preprocessor	142
	8.5 Vertex shader variables	142
	8.5.1 Special Output Variables	142
	8.5.2 Special input variables	143
	8.5.3 Varying outputs	143
	8.5.4 Attribute inputs	143
	8.6 Fragment shader variables	143
	8.6.1 Special Output Variables	143
	8.6.2 Special input variables	144
	8.6.3 Varying inputs	144
	8.7 Built-in constants	144
	8.8 Built-in uniforms	144
	8.9 Built-in functions	147
	8.9.1 Angle and Trigonometry Functions	147
	8.9.2 Exponential Functions	148
	8.9.3 Common Functions	148
	8.9.4 Geometric Functions	149
	8.9.5 Matrix Functions	150
	8.9.6 Vector Relational Functions	150
	8.9.7 Texture Lookup Functions	151
	8.9.8 Texture Lookup Functions with LOD	156
	8.9.9 Fragment Processing Functions	158
	8.9.10 Noise Functions	158
	9 Stichwortverzeichnis	159