The Book of Shaders by Patricio Gonzalez Vivo & Jen Lowe

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运行你的 shader

现在你可能跃跃欲试,想在你熟悉的平台上小试牛刀了。接下来会有一些比较流行的平台的示例代码,展示如何在这些平台上配置 shader。(在这个 github 仓库 中有本章的三种平台的示例代码)

注释 1:如果你不想用这些平台来运行 shader,且你想在浏览器外使用 shader,你可以下载glslViewer。这个 MacOS+树莓派程序直接在终端运行,并且是为本书的例子量身打造的。

注释2:如果你想用 WebGL 显示 shader,并不关心其他平台,你可以用glslCanvas 。这个 web 工具本来是为本书设计的,但是太好用了,所以我常常用在其他项目中。

Three.js

为人谦逊而非常有才华的 Ricardo Cabello (也就是 MrDoob )和许多贡献者 一起搭了可能是 WebGL 最知名的平台,Three.js。你可以找到无数程序示例,教程,书籍,教你如何用这个 JavaScript 库做出酷炫的 3D 图像。

下面是一个你需要的例子,教你用 three.js 玩转 shader。注意 id="fragmentShader"脚本,你要把下面的代码拷到里面。

下面是一个 HTML 和 JS 的示例,

<body>
    <div id="container"></div>
    <script src="js/three.min.js"></script>
    <script id="vertexShader" type="x-shader/x-vertex">
        void main() {
            gl_Position = vec4( position, 1.0 );
        }
    </script>
    <script id="fragmentShader" type="x-shader/x-fragment">
        uniform vec2 u_resolution;
        uniform float u_time;

        void main() {
            vec2 st = gl_FragCoord.xy/u_resolution.xy;
            gl_FragColor=vec4(st.x,st.y,0.0,1.0);
        }
    </script>
    <script>
        var container;
        var camera, scene, renderer;
        var uniforms;

        init();
        animate();

        function init() {
            container = document.getElementById( 'container' );

            camera = new THREE.Camera();
            camera.position.z = 1;

            scene = new THREE.Scene();

            var geometry = new THREE.PlaneBufferGeometry( 2, 2 );

            uniforms = {
                u_time: { type: "f", value: 1.0 },
                u_resolution: { type: "v2", value: new THREE.Vector2() }
            };

            var material = new THREE.ShaderMaterial( {
                uniforms: uniforms,
                vertexShader: document.getElementById( 'vertexShader' ).textContent,
                fragmentShader: document.getElementById( 'fragmentShader' ).textContent
            } );

            var mesh = new THREE.Mesh( geometry, material );
            scene.add( mesh );

            renderer = new THREE.WebGLRenderer();
            renderer.setPixelRatio( window.devicePixelRatio );

            container.appendChild( renderer.domElement );

            onWindowResize();
            window.addEventListener( 'resize', onWindowResize, false );
        }

        function onWindowResize( event ) {
            renderer.setSize( window.innerWidth, window.innerHeight );
            uniforms.u_resolution.value.x = renderer.domElement.width;
            uniforms.u_resolution.value.y = renderer.domElement.height;
        }

        function animate() {
            requestAnimationFrame( animate );
            render();
        }

        function render() {
            uniforms.u_time.value += 0.05;
            renderer.render( scene, camera );
        }
    </script>
</body>

Processing

2001年由Ben FryCasey Reas 创建,Processing是一个极其简约而强大的环境,非常适合初尝代码的人(至少对于我来是这样)。关于 OpenGL 和视频,Andres Colubri为 Processing 平台做了很重要的更新,使得环境非常友好,玩 GLSL shader 比起以前大大容易了。Processing 会在你的 sketch 的 data 文件夹搜索名为 "shader.frag" 的文件。记得把这里的示例代码拷到你的文件夹里然后重命名 shader。

PShader shader;

void setup() {
  size(640, 360, P2D);
  noStroke();

  shader = loadShader("shader.frag");
}

void draw() {
  shader.set("u_resolution", float(width), float(height));
  shader.set("u_mouse", float(mouseX), float(mouseY));
  shader.set("u_time", millis() / 1000.0);
  shader(shader);
  rect(0,0,width,height);
}

在 2.1 版之前的版本运行 shader,你需要在你的 shader 文件开头添加以下代码: #define PROCESSING_COLOR_SHADER。所以它应该看起来是这样:

#ifdef GL_ES
precision mediump float;
#endif

#define PROCESSING_COLOR_SHADER

uniform vec2 u_resolution;
uniform vec3 u_mouse;
uniform float u_time;

void main() {
    vec2 st = gl_FragCoord.st/u_resolution;
    gl_FragColor = vec4(st.x,st.y,0.0,1.0);
}

更多 Processing 的 shader 教程戳 tutorial

openFrameworks

每个人都有自己的舒适区,我的则是openFrameworks community。这个 C++ 框架打包了 OpenGL 和其他开源 C++ 库。在很多方面它和 Processing 非常像,但是明显和 C++ 编译器打交道一定比较麻烦。和 Processing 很像地,openFrameworks 会在你的 data 文件夹里寻找 shader 文件,所以不要忘记把你的后缀 .frag 的文件拷进去,加载的时候记得改名。

void ofApp::draw(){
    ofShader shader;
    shader.load("","shader.frag");

    shader.begin();
    shader.setUniform1f("u_time", ofGetElapsedTimef());
    shader.setUniform2f("u_resolution", ofGetWidth(), ofGetHeight());
    ofRect(0,0,ofGetWidth(), ofGetHeight());
    shader.end();
}

关于 shader 在 openFrameworks 的更多信息请参考这篇excellent tutorial,作者是 Joshua Noble