WebGPU 片元着色器中的帧缓冲坐标

2023-10-26 12:27:53

技术分析

在WebGPU中，帧缓冲坐标系定义了图像的像素位置。它是一个二维的坐标系，原点位于左上角，x轴向右延伸，y轴向下延伸。

片元着色器是GPU执行的最后一道着色阶段。它对每个像素执行计算，并将结果写入帧缓冲区。

为了在片元着色器中访问帧缓冲坐标，我们需要使用内置变量gl_FragCoord。该变量是一个vec4向量，包含了当前像素在帧缓冲区中的位置。

实现步骤

1. 首先，我们需要创建一个计算帧缓冲坐标的函数。例如，我们可以在JavaScript中定义一个名为getFramebufferCoords的函数：

function getFramebufferCoords(fragmentCoord) {
  // gl_FragCoord是内置变量，包含当前像素的帧缓冲坐标
  const fbCoord = vec2(gl_FragCoord.xy);
  // 将坐标归一化到[0, 1]的范围内
  fbCoord.x /= u_resolution.x;
  fbCoord.y /= u_resolution.y;
  return fbCoord;
}

2. 在片元着色器中，我们可以使用getFramebufferCoords函数来计算当前像素的帧缓冲坐标。例如，我们可以使用以下代码片段在片元着色器中访问帧缓冲坐标：

void main() {
  // 计算当前像素的帧缓冲坐标
  vec2 fbCoord = getFramebufferCoords(gl_FragCoord);

  // 使用帧缓冲坐标来计算颜色
  vec3 color = vec3(fbCoord.x, fbCoord.y, 0.0);

  // 将颜色输出到帧缓冲区
  gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}

应用实例

1. 图像扭曲

我们可以使用帧缓冲坐标来扭曲图像。例如，我们可以使用以下代码片段在片元着色器中实现一个简单的图像扭曲效果：

void main() {
  // 计算当前像素的帧缓冲坐标
  vec2 fbCoord = getFramebufferCoords(gl_FragCoord);

  // 扭曲坐标
  fbCoord.x += sin(fbCoord.y * 10.0) * 0.1;
  fbCoord.y += cos(fbCoord.x * 10.0) * 0.1;

  // 使用扭曲后的坐标来查找颜色
  vec3 color = texture(u_texture, fbCoord).rgb;

  // 将颜色输出到帧缓冲区
  gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}

2. 图像锐化

我们可以使用帧缓冲坐标来锐化图像。例如，我们可以使用以下代码片段在片元着色器中实现一个简单的图像锐化效果：

void main() {
  // 计算当前像素的帧缓冲坐标
  vec2 fbCoord = getFramebufferCoords(gl_FragCoord);

  // 计算相邻像素的颜色
  vec3 leftColor = texture(u_texture, fbCoord + vec2(-1.0, 0.0)).rgb;
  vec3 rightColor = texture(u_texture, fbCoord + vec2(1.0, 0.0)).rgb;
  vec3 upColor = texture(u_texture, fbCoord + vec2(0.0, -1.0)).rgb;
  vec3 downColor = texture(u_texture, fbCoord + vec2(0.0, 1.0)).rgb;

  // 计算锐化后的颜色
  vec3 color = 4.0 * texture(u_texture, fbCoord).rgb - leftColor - rightColor - upColor - downColor;

  // 将颜色输出到帧缓冲区
  gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}