细说OpenGL & Metal Shader编程：ShaderToy内置全局变量助力图形开发

2023-04-26 09:16:46

Shader编程：将图形世界点亮

简介

在计算机图形学领域，Shader编程扮演着至关重要的角色。它是一门高级编程技术，赋予您掌控图形世界的强大能力，从赋予物体色彩和纹理到创造逼真的光影效果。

ShaderToy：Shader编程的游乐场

对于那些渴望探索Shader编程的人来说，ShaderToy是一个绝佳的平台。它提供了一个用户友好的界面和丰富的工具，让您轻松创建和分享您的作品。在这里，您可以浏览各种Shader示例，从简单的几何图形到令人叹为观止的3D场景，让您的想象力尽情驰骋。

内置全局变量：Shader编程的神助攻

ShaderToy配备了丰富的内置全局变量，这些变量宛如您的得力助手，让您轻松获取并操作图形数据。无需编写复杂的代码，您就能创造出令人惊叹的效果。这些全局变量包括：

vec3 viewPosition： 当前视图位置
vec3 cameraPosition： 相机位置
vec3 cameraDirection： 相机方向
vec3 lightPosition： 光源位置
vec3 lightColor： 光源颜色
float time： 当前时间

实例演示：让立方体动起来

为了让您更直观地理解Shader编程的魅力，我们以旋转立方体为例进行演示。我们将使用内置全局变量来创建动态图形。

顶点着色器：计算顶点位置

顶点着色器负责计算每个顶点的最终位置。在这个顶点着色器中，我们使用vec3 viewPosition计算顶点相对于摄像机的相对位置，并将其存储在pos变量中。

void main() {
    vec3 pos = viewPosition;
    // 这里添加旋转矩阵，让立方体旋转
    pos = rotateX(pos, time);
    pos = rotateY(pos, time);
    pos = rotateZ(pos, time);
    gl_Position = vec4(pos, 1.0);
}

片段着色器：赋予颜色

片段着色器负责计算每个像素的颜色。在这个片段着色器中，我们使用vec3 lightPosition和vec3 lightColor计算光线与顶点的交点，并将其存储在fragColor变量中。

void main() {
    vec3 fragColor = vec3(0.0, 0.0, 0.0);
    // 计算光线与顶点的交点
    vec3 lightVec = normalize(lightPosition - viewPosition);
    float dotProduct = dot(lightVec, viewPosition);
    // 根据光照强度计算颜色
    fragColor = vec3(dotProduct, dotProduct, dotProduct);
    gl_FragColor = vec4(fragColor, 1.0);
}