graphics-doc-cg基础

数据类型

基本数据类型

Cg 中向量、矩阵与数组是完全不同，向量和矩阵是内置的数据类型（矩阵基于向量），而数组则是一种数据结构，不是内置数据类型。

常量的类型后缀（ type suffix）有 3 种：

f ：表示 float;
h: 表示 half;
x: 表示 fixed

float

float， 32 位浮点数据，一个符号位。浮点数据类型被所有的 profile 支持（但是 DirectX8 pixel profiles 在一些操作中降低了浮点数的精度和范围）；

half

half， 16 为浮点数据；

int

int， 32 位整形数据，有些 profile 会将 int 类型作为 float 类型使用；

fixed

fixed， 12 位定点数，被所有的 fragment profiles 所支持；

bool

bool,布尔数据，通常用于 if 和条件操作符（ ?:），布尔数据类型被所有的profiles 支持；

sampler*

sampler*,纹理对象的句柄（ the handle to a texture object），分为 6 类：sampler, sampler1D, sampler2D, sampler3D, samplerCUBE,和 samplerRECT。DirectX profiles 不支持 samplerRECT 类型，除此之外这些类型被所有的 pixelprofiles 和 NV40 vertex program profile 所支持。

string

string，字符类型，该类型不被当前存在的 profile 所支持，实际上也没有必要在 Cg 程序中用到字符类型，但是你可以通过 Cg runtime API 声明该类型变量，并赋值；因此，该类型变量可以保存 Cg 文件的信息。

向量

向量最长不能超过 4 元。

1
2
3

float float2 float3 float4
half half2 half3 half4
fixed fixed2 fixed3 fixed4

矩阵

矩阵最大的维数不能超过 4*4 阶

float1x1 matrix1;   // 表示 1*1 阶矩阵，包含 1 个 float 类型数据
float2x3 matrix2;   // 表示 2*3 阶矩阵，包含 6 个 float 类型数据
float4x2 matrix3;   // 表示 4*2 阶矩阵，包含 8 个 float 类型数据
float4x4 matrix4;   // 表示 4*4 阶矩阵，这是最大的维数

float2x3 matrix5 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0};

数组类型

在着色程序中，数组通常的使用目的是：作为从外部应用程序传入大量参数到 Cg 的顶点程序中的形参接口，例如与皮肤形变相关的矩阵数组，或者光照参数数组等。简而言之，数组数据类型在 Cg 程序中的作用是：作为函数的形参，用于大量数据的转递。

float a[10];    // 声明了一个数组，包含 10 个 float 类型数据
float4 b[10];   // 声明了一个数组，包含 10 个 float4 类型向量数据

float a[4] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};  // 初始化一个数组

结构类型

结构体的声明以关键字 struct 开始，然后紧跟结构体的名字，接下来是一个大括号，并以分号结尾（不要忘了分号）。大括号中是结构体的定义，分为两大类：成员变量和成员函数。

struct myAdd
{
    float val;

    float add(float x)
    {
        return val + x;
    }
};

myAdd s;
float a = s.value;
float b = s.add(a);

关键字

Uniform

uniform 修辞的变量的值是从外部传入的，所以在 Cg 程序（顶点程序和片段程序）中通常使用 uniform 参数修辞函数形参，不容许声明一个用 uniform 修辞的局部变量！

const

const 所修辞的变量在初始化之后不能再去改变它的值。
const 修辞符与 uniform 修辞符是相互独立的，对一个变量既可以单独使用const 或者 uniform，也可以同时使用。

in

修辞一个形参只是用于输入，进入函数体时被初始化，且该形参值的改变不会影响实参值，这是典型的值传递方式。

1 2	void myFunction(in float x); // 形参 x，只是用于输入 void myFunction(float x); // 等价与 in float x，这种用法和 C\C++完全一致

out

修辞一个形参只是用于输出的，进入函数体时并没有被初始化，这种类型的形参一般是一个函数的运行结果；

1	void myFunction(out float x); // 形参 x，只是用于输出

inout

修辞一个形参既用于输入也用于输出，这是典型的引用传递。

1	void myFunction(inout float x); // 形参 x，即用于输入时初始化，也用于输出数据

语义

语义词，表示输入图元的数据含义（是位置信息，还是法向量信息），也表明这些图元数据存放的硬件资源（寄存器或者纹理缓冲区）。顶点着色程序和片段着色程序中 Varying inputs 类型的输入，必须和一个语义词相绑定，这称之为绑定语义（ binding semantics）。

语义，是两个处理阶段（顶点程序、片段程序）之间的输入\输出数据和寄存器之间的桥梁，同时语义通常也表示数据的含义，如 POSITION一般表示参数种存放的数据是顶点位置。

语义，只对两个处理阶段的输入\输出数据有意义，也就是说，语义只有在入口函数中才有效，在内部函数（一个阶段的内部处理函数，和下一个阶段没有数据传递关系）的无效。

语义，分为输入语义和输入语义；输入语义和输出语义是有区别的。虽然一些参数经常会使用相同的绑定语义词，例如：顶点 Shader 的输入参数， POSITION72指应用程序传入的顶点位置，而输出参数使用 POSITION 语义就表示要反馈给硬件光栅器的裁剪空间位置，光栅器把 POSITION 当成一个位置信息。虽然两个语义都命名为 POSITION，但却对应着图形流水线上不同的寄存器。

顶点着色程序的输入语义

POSITION

表示该参数中的数据是的顶点位置坐标（通常位于模型空间），属于输入参数，语义词 POSITION 是输入语义，如果在 OpenGL 中则对应为接受应用程序传递的顶点数据的寄存器（图形硬件上）。

顶点位置坐标传入顶点着色程序中转化为四元向量 float4，最后一元数据为 1

NORMAL

float4类型，表示该参数中的数据是顶点法向量坐标（通常位于模型空间），属于输入参数，语义词 NORMAL 是输入语义，如果在 OpenGL 中则对应为接受应用程序传递的顶点法向量的寄存器（图形硬件上）。

顶点法向量传入顶点着色程序中转化为四元向量float4，最后一元数据为 0

BLENDWEIGHT

TANGENT

BINORMAL

PSIZE

BLENDINDICES

TEXCOORD0—TEXCOORD7

顶点着色程序的输出语义

顶点程序的输出数据被传入到片断程序中，所以顶点着色程序的输出语义词，通常也是片段程序的输入语义词。

顶点着色程序必须声明一个输出变量，并绑定POSITION语义词，该变量中的数据将被用于，且只被用于光栅化。

如果需要从顶点着色程序向片段程序传递数据，例如顶点投影坐标、光照信息等，则可以声明另外的参数，绑定到TEXCOORD系列的语义词进行数据传递，实际上TEXCOORD系列的语义词通常都被用于从顶点程序向片段程序之间传递数据。也可以选择不使用struct结构，而直接在函数形参中进行语义绑定。无论使用何种方式，都要记住vertex program中的绑定语义（ POSITION除外）的输出形参中的数据会传递到fragment program中绑定相同语义的输入形参中。

POSITION

PSIZE

FOG

COLOR0-COLOR1

TEXCOORD0-TEXCOORD7

片段着色程序的输出语义

片段着色程序的输出语义词较少，通常是COLOR。这是因为片段着色程序运行完毕后，就基本到了GPU流水线的末端了。片段程序必须声明一个out向量（三元或四元），绑定语义词COLOR，这个值将被用作该片断的最终颜色值。