three.js 著色器材質內建變數

郭先生的部落格發表於2020-08-14
JS變數

這篇郭先生說一下three.js著色器的內建變數，分別是

  1. gl_PointSize：在點渲染模式中，控制方形點區域渲染畫素大小（注意這裡是畫素大小，而不是three.js單位，因此在移動相機是，所看到該點在螢幕中的大小不變）
  2. gl_Position：控制頂點選完的位置
  3. gl_FragColor：片元的RGB顏色值
  4. gl_FragCoord：片元的座標，同樣是以畫素為單位
  5. gl_PointCoord：在點渲染模式中，對應方形畫素座標

他們或者單個出現在著色器中，或者組團出現在著色器中，是著色器的靈魂。下面來分別說一說他們的意義和用法。

1. gl_PointSize

gl_PointSize內建變數是一個float型別，在點渲染模式中，頂點由於是一個點，理論上我們並無法看到，所以他是以一個正對著相機的正方形面表現的。使用內建變數gl_PointSize主要是用來設定頂點渲染出來的正方形面的相素大小（預設值是0）。

void main() {
  gl_PointSize = 10.0；
}

2. gl_Position

gl_Position內建變數是一個vec4型別，它表示最終傳入片元著色器片元化要使用的頂點位置座標。vec4(x,y,z,1.0),前三個參數列示頂點的xyz座標值，第四個引數是浮點數1.0。

void main() {
    gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4( position, 1.0 );
}

3. gl_FragColor

gl_FragColor內建變數是vec4型別，主要用來設定片元畫素的顏色，它的前三個參數列示片元畫素顏色值RGB，第四個引數是片元畫素透明度A，1.0表示不透明,0.0表示完全透明。

void main() {
    gl_FragColor = vec4(1.0,0.0,0.0,1.0);
}

4. gl_FragCoord

gl_FragCoord內建變數是vec2型別，它表示WebGL在canvas畫布上渲染的所有片元或者說畫素的座標，座標原點是canvas畫布的左上角，x軸水平向右，y豎直向下，gl_FragCoord座標的單位是畫素，gl_FragCoord的值是vec2(x,y),通過gl_FragCoord.x、gl_FragCoord.y方式可以分別訪問片元座標的縱橫座標。這裡借了一張圖

 下面我們舉個例子

fragmentShader: `
    void main() {
        if(gl_FragCoord.x < 600.0) {
            gl_FragColor = vec4(1.0,0.0,0.0,1.0);
        } else {
            gl_FragColor = vec4(1.0,1.0,0.0,1.0);
        }
    }
`

這裡以600畫素為分界，x值小於600畫素的部分，材質被渲染成紅色，大於的部分為黃色。

5. gl_PointCoord

gl_PointCoord內建變數也是vec2型別，同樣表示畫素的座標，但是與gl_FragCoord不同的是，gl_FragCoord是按照整個canvas算的x值從[0,寬度]，y值是從[0,高度]。而gl_PointCoord是在點渲染模式中生效的，而它的範圍是對應小正方形面，同樣是左上角[0,0]到右下角[1,1]。

6. 內建變數練習

五個內建變數我們都大致的說了一遍，下面用一個小案例來試用一下除了gl_FragCoord的其他四個。先上圖，線上案例請點選部落格原文。

var planeGeom = new THREE.PlaneGeometry(1000, 1000, 100, 100);
uniforms = {
    time: {
        value: 0
    }
}
var planeMate = new THREE.ShaderMaterial({
    transparent: true,
    side: THREE.DoubleSide,
    uniforms: uniforms,
    vertexShader: `
                uniform float time;
        void main() {
            float y = sin(position.x / 50.0 + time) * 10.0 + sin(position.y / 50.0 + time) * 10.0;
            vec3 newPosition = vec3(position.x, position.y, y * 2.0 );
            gl_PointSize = (y + 20.0) / 4.0;
            gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4( newPosition, 1.0 );
        }
    `,
    fragmentShader: `
        void main() {
            float r = distance(gl_PointCoord, vec2(0.5, 0.5));
            if(r < 0.5) {
                gl_FragColor = vec4(0.0,1.0,1.0,1.0);
            }
        }
    `
})
var planeMesh = new THREE.Points(planeGeom, planeMate);
planeMesh.rotation.x = - Math.PI / 2;
scene.add(planeMesh);

 

好了這篇就說到這了，再見。

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