3.4 CG VS GLSL VS HLSL

文章内容源自《GPU编程与CG语言之阳春白雪下里巴人》，因笔者读书易中途放弃，遂每读一章节，将其移至简书平台，以此作为对自己读书的勉励。笔者用粗体、斜体 标注了关键词句，望感兴趣的读者们一起学习共勉。猛戳这里查看更多！

3.4 CG VS GLSL VS HLSL

Shader language 目前有 3 种主流语言：基于 OpenGL 的 GLSL（OpenGL Shading Language，也称为 GLslang），基于 Direct3D 的 HLSL（High Level Shading Language），还有 NVIDIA 公司的 Cg （C for Graphic）语言。

GLSL 与 HLSL 分别基于 OpenGL 和 Direct3D 的接口，两者不能混用，事实上 OpenGL 和 Direct3D 一直都是冤家对头，曹操和刘备还有一段和平共处的甜美时光，但 OpenGL 和 Direct3D 各自的东家则从来都是争斗不休。争斗良久， 既然没有分出胜负，那么必然是两败俱伤的局面。

首先 ATI 系列显卡对OpenGL扩展支持不够，例如我在使用OSG（Open Scene Graphic）开源图形引擎时，由于该引擎完全基于 OpenGL，导致其上编写的 3D 仿真程序在较老的显卡上常常出现纹理无法显示的问题。其次 GLSL 的语法体系自成一家，而 HLSL 和 Cg 语言的语法基本相同，这就意味着，只要学习 HLSL 和 Cg 中的任何一种，就等同于学习了两种语言。不过 OpenGL 毕竟图形 API 的曾经领袖，通常介绍 OpenGL 都会附加上一句“事实上的工业标准”，所以在其长期发展中积累下的用户群庞大，这些用户当然会选择 GLSL 学习。此外，GLSL 继承了 OpenGL 的良好移植性，一度在 unix 等操作系统上独领风骚（已是曾经的往事）。

微软的 HLSL 移植性较差，在 windows 平台上可谓一家独大，可一出自己的院子（还好院子够大），就是落地凤凰不如鸡。这一点在很大程度上限制了 HLSL 的推广和发展。目前 HLSL 多半都是用于游戏领域。我可以负责任的断言，在 Shader language 领域，HLSL 可以凭借微软的老本成为割据一方的诸侯，但，决不可能成为君临天下的霸主。这和微软现在的局面很像，就是一个被带刺鲜花簇拥着的大财主，富贵已极，寸步难行。

上面两个大佬打的很热烈，在这种情况下可以用一句俗话来形容，“鹬蚌相争，渔翁得利”。NVIDIA 是现在当之无愧的显卡之王（尤其在 AMD 兼并 ATI 之后），是 GPU 编程理论的奠基者，GeForce 系列显卡早已深入人心，它推出的 Cg 语言已经取得了巨大的成功，生生形成了三足鼎立之势。NVIDIA 公司深通广告之道，目前流行的 GPU 编程精粹一书就出自该公司，书中不但介绍了大量的 GPU 前沿知识，重要的是大部分都用 Cg 语言实现。凭借该系列的书籍， NVIDIA 不光确定了在青年学子间的学术地位，而且成功的推广了 Cg 语言。我本人就是使用 Cg 语言进行研发，基于如下理由：

• 其一，Cg 是一个可以被 OpenGL 和 Direct3D 广泛支持的图形处理器编程语言。 Cg语言和OpenGL、DirectX并不是同一层次的语言，而是OpenGL和DirectX 的上层，即，Cg 程序是运行在 OpenGL 和 DirectX 标准顶点和像素着色的基础上的；
• 其二，Cg 语言是 Microsoft 和 NVIDIA 相互协作在标准硬件光照语言的语法和语义上达成了一致，文献[1]在 1.3.1 节的标题就是“Microsoft and NVIDIA’s Collaboration to Develop Cg and HLSL”，所以，HLSL 和 Cg 其实是同一种语言（参 见 Cg 教程_可编程实时图形权威指南 29 页的致谢部分）。很多时候，你会发现用 HLSL 写的代码可以直接当中 Cg 代码使用。也就是说，cg 基于知识联盟 （Microsoft 和 NVIDIA），且拥有跨平台性，选择 cg 语言是大势所趋。有心的读者，可以注意市面上当前的 GPU 编程方面的书籍，大都是基于 CG 语言的。（附： Microsoft 和 NVIDIA 联手推出 Cg，应该是一种经济和技术上的双赢，通过这种方式联手打击 GLSL）

此外，Cg，即 C for graphics，用于图形的 C 语言，这其实说明了当时设计人员的一个初衷，就是“让基于图形硬件的编程变得和 C 语言编程一样方便，自由 ”。正如 C++和 Java 的语法是基于 C 的，cg 语言本身也是基于 C 语言的。如果您使用过 C、C++、Java 其中任意一个，那么 Cg 的语法也是比较容易掌握的。 Cg 语言极力保留了 C 语言的大部分语义，力图让开发人员从硬件细节中解脱出来，Cg 同时拥有高级语言的好处，如代码的易重用性，可读性提高等。使用 cg 还可以实现动画驱动、通用计算（排序、查找）等功能。

在曾经的一段时间中有一种流言：NVIDIA 将要抛弃 Cg 语言。并且在网上关于 Cg、GLSL、HLSL 的优劣讨论中，Cg 的跨平台性也受到过广泛的质疑。我在 2007 年 12 月参加朱幼虹老师 OSG 培训班时，他曾专门对 Cg、GLSL、HLSL 进行了比较，说道：尽管目前还有一些关于 Cg 和 GLSL 之间的争议，不过主流 的 3D 图形厂家都开始支持 Cg 语言。市场经济的选择可以说明一切，时间可以明辨真伪，到 2009 年末，Cg 语言不但没有被抛弃，而且越来越受欢迎。

我在 OGRE 官方论坛上，搜索过有关使用 Cg 和 GLSL 的讨论帖子，套用其中一个帖子的结尾语来结束本章：

In the last year I have never had to write a single HLSL/GLSL shader. Bottom line, I can’t think of any reason NOT to use CG.