Qualcuno può spiegare cosa sta facendo questo shader di frammenti GLSL?

Question

Mi rendo conto che questa è una domanda di matematica-centrica, ma ... se si guarda a questa pagina web (e hanno una buona scheda grafica) http://mrdoob.github.com/three.js/examples/webgl_shader.html

Se si guarda alla fonte, si noterà uno spaventoso cercando frammento di shader .

Non sto cercando una spiegazione dettagliata, ma un'idea del tipo di cosa che sta accadendo, o la fonte di informazioni su cosa sta succedendo esattamente qui. Non sto cercando una guida a GLSL, ma info in matematica. Mi rendo conto che questo potrebbe essere più adatto al sito Math StackExchange ma ho pensato provare qui prima ...

<script id="fragmentShader" type="x-shader/x-fragment"> 

      uniform vec2 resolution; 
      uniform float time; 

      void main() { 

       vec2 p = -1.0 + 2.0 * gl_FragCoord.xy/resolution.xy; 
       float a = time*40.0; 
       float d,e,f,g=1.0/40.0,h,i,r,q; 
       e=400.0*(p.x*0.5+0.5); 
       f=400.0*(p.y*0.5+0.5); 
       i=200.0+sin(e*g+a/150.0)*20.0; 
       d=200.0+cos(f*g/2.0)*18.0+cos(e*g)*7.0; 
       r=sqrt(pow(i-e,2.0)+pow(d-f,2.0)); 
       q=f/r; 
       e=(r*cos(q))-a/2.0;f=(r*sin(q))-a/2.0; 
       d=sin(e*g)*176.0+sin(e*g)*164.0+r; 
       h=((f+d)+a/2.0)*g; 
       i=cos(h+r*p.x/1.3)*(e+e+a)+cos(q*g*6.0)*(r+h/3.0); 
       h=sin(f*g)*144.0-sin(e*g)*212.0*p.x; 
       h=(h+(f-e)*q+sin(r-(a+h)/7.0)*10.0+i/4.0)*g; 
       i+=cos(h*2.3*sin(a/350.0-q))*184.0*sin(q-(r*4.3+a/12.0)*g)+tan(r*g+h)*184.0*cos(r*g+h); 
       i=mod(i/5.6,256.0)/64.0; 
       if(i<0.0) i+=4.0; 
       if(i>=2.0) i=4.0-i; 
       d=r/350.0; 
       d+=sin(d*d*8.0)*0.52; 
       f=(sin(a*g)+1.0)/2.0; 
       gl_FragColor=vec4(vec3(f*i/1.6,i/2.0+d/13.0,i)*d*p.x+vec3(i/1.3+d/8.0,i/2.0+d/18.0,i)*d*(1.0-p.x),1.0); 

      } 

     </script> 

Answer 1

Monjori da scena demo.

La risposta semplice è che si sta utilizzando una formula per generare un modello. WebGL chiamerà questa funzione una volta per ogni pixel sullo schermo. Le uniche cose che cambieranno sono il tempo e gl_FragCoord, che è la posizione del pixel disegnato.

Dividiamolo giù un po '

// this is the resolution of the window 
    uniform vec2 resolution; 

    // this is a count in seconds. 
    uniform float time; 

    void main() { 
     // gl_FragCoord is the position of the pixel being drawn 
     // so this code makes p a value that goes from -1 to +1 
     // x and y 
     vec2 p = -1.0 + 2.0 * gl_FragCoord.xy/resolution.xy; 

     // a = the time speed up by 40 
     float a = time*40.0; 

     // declare a bunch of variables. 
     float d,e,f,g=1.0/40.0,h,i,r,q; 

     // e goes from 0 to 400 across the screen 
     e=400.0*(p.x*0.5+0.5); 

     // f goes from 0 to 400 down the screen 
     f=400.0*(p.y*0.5+0.5); 

     // i goes from 200 + or - 20 based 
     // on the sin of e * 1/40th + the slowed down time/150 
     // or in other words slow down even more. 
     // e * 1/40 means e goes from 0 to 1 
     i=200.0+sin(e*g+a/150.0)*20.0; 

     // d is 200 + or - 18.0 + or - 7 
     // the first +/- is cos of 0.0 to 0.5 down the screen 
     // the second +/i is cos of 0.0 to 1.0 across the screen 
     d=200.0+cos(f*g/2.0)*18.0+cos(e*g)*7.0; 

     // I'm stopping here. You can probably figure out the rest 
     // see answer 
     r=sqrt(pow(i-e,2.0)+pow(d-f,2.0)); 
     q=f/r; 
     e=(r*cos(q))-a/2.0;f=(r*sin(q))-a/2.0; 
     d=sin(e*g)*176.0+sin(e*g)*164.0+r; 
     h=((f+d)+a/2.0)*g; 
     i=cos(h+r*p.x/1.3)*(e+e+a)+cos(q*g*6.0)*(r+h/3.0); 
     h=sin(f*g)*144.0-sin(e*g)*212.0*p.x; 
     h=(h+(f-e)*q+sin(r-(a+h)/7.0)*10.0+i/4.0)*g; 
     i+=cos(h*2.3*sin(a/350.0-q))*184.0*sin(q-(r*4.3+a/12.0)*g)+tan(r*g+h)*184.0*cos(r*g+h); 
     i=mod(i/5.6,256.0)/64.0; 
     if(i<0.0) i+=4.0; 
     if(i>=2.0) i=4.0-i; 
     d=r/350.0; 
     d+=sin(d*d*8.0)*0.52; 
     f=(sin(a*g)+1.0)/2.0; 
     gl_FragColor=vec4(vec3(f*i/1.6,i/2.0+d/13.0,i)*d*p.x+vec3(i/1.3+d/8.0,i/2.0+d/18.0,i)*d*(1.0-p.x),1.0); 
} 

Una delle cose che è bene cercare di vedere ciò che sta accadendo è quello di inserire uscite anticipate nello shader. Prima di tutto si può vedere lo shader qui

http://glsl.heroku.com/e#1579.0

o

https://www.shadertoy.com/view/lsfyRS

Se andiamo alla linea 11

 e=400.0*(p.x*0.5+0.5); 

e inserire subito dopo che qualcosa di simile

 e=400.0*(p.x*0.5+0.5); 
     gl_FragColor = vec4(e/400.0, 0, 0, 1); 
     return; 

Finché convertiamo il valore a qualcosa di 0-1 si può vedere il risultato

per esempio scendendo per la linea 14

d=200.0+cos(f*g/2.0)*18.0+cos(e*g)*7.0; 

Poiché sappiamo che va da 200 +/- 18 +/- 7 cioè 175 + 225 quindi convertilo in 0-1 con

d=200.0+cos(f*g/2.0)*18.0+cos(e*g)*7.0; 
    float tmp = (d - 175.0)/50.0; 
    gl_FragColor = vec4(tmp, 0, 0, 1); 
    return; 

ti darà un'idea di cosa sta facendo.

Sono sicuro che puoi risolvere il resto.