Shader 是什么？能吃吗？

我不想讲那些太学术官方的解释，一句话概括：Shader 是系统给你的一系列钩子函数，主要用在图形上，你可以在上面的钩子函数基于像素级别改变甚至创造图形。

Shader 的使用场景

可以到Shadertoy看下别人用 shader 创造的东西。

有人可能会问，这些东西为什么不直接通过绘图软件或者动画软件搞出来，而非要用 shader 实现呢？

举个例子：大家有玩过游戏吧（没玩过那就去玩），一些游戏中当鼠标移到可交互的物品，为了看起来更显眼，这些物品会有边缘的高光，当鼠标移出去又恢复原状。这系列的场景的存在，要求我们要有动态修改图形的能力。

Shader 编程的一些基础概念和术语

下面的术语和概念在之后的教程中会反复提及，这里先预习一下，看不懂也没关系，后面会再提。

概念：

图形学渲染流水线：一个图形需要经过多道工艺渲染出来，每项工艺接受上一条工艺的产物进行进一步的加功，这样每道工艺互不相干形成了流水线，我们关注的 shader 就是其中的一道工艺。详细介绍：点击跳转

术语：

fragment shader：处理每个像素的绘制颜色、方式的 shader
vetex shader：处理像素要在哪里绘制的 shader
uv：画布所有的像素点，整体表现为一个 0 到 1 分布的矩阵
零点：坐标系的 (0,0) 点，本系列教程采用 webgl，默认零点在左下角

教程的一些参考和说明

这系列教程大部分思路和实现均来自Youtube视频“Shadertoy for absolute beginners”，教程很不错，建议去看一下。

本人目前也还在根据上述的视频学习 shader，水平有限难免有错误，如果有什么说得不对的欢迎指正。

“Hello World!”

接下来初步尝试下 shader 编程。

由于 shader 编程在不同平台的编写形式不同，根据语法分为 glsl 和 hlsl，根据引擎分为：opengl、webgl、directx 和其他我不知道的引擎，一些游戏引擎又会针对 shader 做一些封装：Unity、UE、Godot。

这系列的教程不会详细讲不同平台的区别，虽然不同平台的函数、变量甚至语法可能都有差异，不过思路是共通的，本系列的代码均使用 webgl，而且为了方便快速体验 shader 编程，我们会在一个封装好的平台

Shadertoy 上去写代码，如果你已经有熟悉的平台，例如 Unity，可以自己根据文中代码进行实践。

先来个 Hello World？不，我直接蓝屏！

对于 shader 编程来说，画个 hello world 还挺麻烦的，所以我们直接先画个蓝屏吧！

void mainImage( out vec4 fragColor, in vec2 fragCoord )
{
    fragColor = vec4(0.0, 0.0, 1.0 ,1.0);
}

一句核心代码就实现了蓝屏，我们逐步看下上面的代码写的是什么意思。

首先我们定义了一个叫 mainImage 的函数，由于 shadertoy 做了一些封装，其实这个和传统的 shader 编程稍微有点不同。传统的 shader 编程这个函数应该叫 fragment，也被叫为 fragment shader ，也没有接受入参和出参。这个函数可以认为是系统给我们的钩子函数，绘制每个像素时都会调用这个函数，具体的执行时机由系统决定。

然后就是一句核心代码 fragColor = vec4(0.0, 0.0, 1.0 ,1.0)，fragColor 是 webgl 的内置变量，表示当前像素的颜色。

后面的 vec4(0.0, 0.0, 1.0, 1.0) ，vec4 可以先看作是一个存了四个值的数据结构，变体还有 vec3、vec2，里面的值类型都是 float（浮点数），vec3 存的就是三个值，以此类推。

我们给 vec4 设置的值是 (0.0, 0.0, 1.0, 1.0)，因为这个值是赋给 fragColor 的，那这个值就表示的是颜色值，颜色值用 rgba 表示，所以这个值的意思是红色、绿色的值都为 0，蓝色和 alpha 值为 1.0，所以最终展现了蓝色。

再来个黄屏！

那如果我想要表现的是黄色，那要怎么做呢？根据颜色混合的原理，黄色=红色+绿色，所以我们这样设置：

void mainImage( out vec4 fragColor, in vec2 fragCoord )
{
    fragColor = vec4(1.0, 1.0, 0.0 ,1.0);
}

一个像《赛博朋克2077》跳票通知的东西就出来啦！

这篇文章的内容目前为止没讲太多东西，主要是先让大家熟悉一下，接下来就开始正式地绘制一些常规的图案了。

本次文章的作业是，让屏幕显示出呼伦贝尔大草原的颜色。