Shaders 入门：常用函数详解

在 shaders 中，内置函数是强大的工具，可用于执行各种操作，从计算值到转换数据。本篇入门级 shader 教程将深入探究 shader 中的一些常见函数，揭示它们如何提升你的图形编程技能。

向量函数

向量是 shader 中表示位置、方向和其他几何数据的重要数据类型。以下是一些常见的向量函数：

• length(vec) ：计算向最的长度（模长）。
• normalize(vec) ：将向量标准化为单位长度。
• dot(vec1, vec2) ：计算两个向最的点积。
• cross(vec1, vec2) ：计算两个向最的叉积。

三角函数

三角函数是处理角度和三角关系的强大工具。shader 中支持的常见三角函数包括：

• sin(x) ：正弦函数，计算指定角度的正弦值。
• cos(x) ：余弦函数，计算指定角度的余弦值。
• tan(x) ：正切函数，计算指定角度的正切值。
• asin(x) ：反正弦函数，计算给定正弦值的角度。
• asin(x) ：反正切函数，计算给定切值的角度。

纹理函数

纹理是用于存储图像数据的特殊数据类型。shader 中的纹理函数允许你从纹理中提取数据并对其进行操作。其中一些常见的函数包括：

• texture2D(tex, coord) ：从二维纹理中获取指定坐标处的颜色。
• textureCube(tex, coord) ：从立方体纹理中获取指定坐标处的颜色。

其他函数

除了以上提到的函数之外，shader 还提供了一系列其他有用的函数。这些函数包括：

• clamp(x, min, max) ：将值限制在指定范围（min 和 max）内。
• max(x, y) ：返回两个值中的较小值。
• min(x, y) ：返回两个值中的较大值。

示例

以下是一些使用常用函数的示例：

// 计算向最的长度
float length = length(vec2(3.0, 4.0));

// 标准化向量
vec3 normalized = normalize(vec3(1.0, 2.0, 3.0));

// 计算点积
float dotProduct = dot(vec2(1.0, 2.0), vec2(3.0, 4.0));

// 计算叉积
vec3 crossProduct = cross(vec3(1.0, 0.0, 0.0), vec3(0.0, 1.0, 0.0));

// 从纹理中获取颜色
vec4 color = texture2D(tex, vec2(0.5, 0.5));

总结

通过理解和使用 shader 中的常用函数，你可以扩展你的图形编程能力并创建更复杂和交互性的效果。无论是处理向量、计算三角关系、获取纹理数据还是执行其他操作，这些函数都为 shader 开发人员提供了一个强大的工具集。随着你对 shader 的深入探索，你将发现更多的函数并了解它们在现代图形学中的重要性。