shader造型函数 - 从头到尾了解它们

目录

• 造型函数简介
• 造型函数的种类
• 造型函数的使用方法
• 造型函数在计算机图形学中的应用
• 示例代码

造型函数简介

造型函数（transformation matrix）是 shader 中用于变换顶点位置的函数。 造型函数可以对顶点进行平移、旋转、缩放等操作，从而改变顶点的位置。 造型函数通常由一个4x4的矩阵表示，矩阵的每个元素代表一个变换操作。

造型函数的种类

造型函数有很多种，常用的造型函数包括：

• 平移矩阵：将顶点沿 x、y、z 轴平移。
• 旋转矩阵：将顶点绕 x、y、z 轴旋转。
• 缩放矩阵：将顶点沿 x、y、z 轴缩放。
• 透视投影矩阵：将顶点投影到近平面和远平面之间。
• 正交投影矩阵：将顶点投影到一个立方体中。

造型函数的使用方法

造型函数的使用方法很简单，只需将造型函数应用到顶点坐标即可。 造型函数可以通过以下两种方式应用到顶点坐标：

• 顶点着色器：顶点着色器是 shader 中第一个被执行的着色器，它负责处理顶点数据。 顶点着色器可以将造型函数应用到顶点坐标，从而改变顶点的位置。
• 片段着色器：片段着色器是 shader 中最后一个被执行的着色器，它负责处理片段数据。 片段着色器可以将造型函数应用到片段坐标，从而改变片段的位置。

造型函数在计算机图形学中的应用

造型函数在计算机图形学中有很多应用，其中最常见的应用包括：

• 物体建模：造型函数可以用来创建各种形状的物体。
• 物体动画：造型函数可以用来对物体进行动画。
• 摄像机控制：造型函数可以用来控制摄像机的运动。
• 光照计算：造型函数可以用来计算光照。

示例代码

// 顶点着色器
void main() {
  // 将模型矩阵应用到顶点坐标
  vec4 position = modelMatrix * vec4(vertexPosition, 1.0);

  // 将视图矩阵应用到顶点坐标
  position = viewMatrix * position;

  // 将投影矩阵应用到顶点坐标
  position = projectionMatrix * position;

  // 将顶点坐标输出到片段着色器
  gl_Position = position;
}

// 片段着色器
void main() {
  // 将模型矩阵应用到顶点坐标
  vec4 position = modelMatrix * vec4(vertexPosition, 1.0);

  // 将视图矩阵应用到顶点坐标
  position = viewMatrix * position;

  // 将投影矩阵应用到顶点坐标
  position = projectionMatrix * position;

  // 计算片段的颜色
  vec3 color = calculateColor(position);

  // 将片段颜色输出到颜色缓冲区
  gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}

这段代码演示了如何将造型函数应用到顶点坐标。 在顶点着色器中，我们将模型矩阵、视图矩阵和投影矩阵应用到顶点坐标，从而将顶点坐标变换到裁剪空间。 在片段着色器中，我们再次将模型矩阵、视图矩阵和投影矩阵应用到顶点坐标，从而将顶点坐标变换到屏幕空间。 最后，我们计算片段的颜色并将其输出到颜色缓冲区。