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# Introduzione
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<canvas id="custom" class="canvas" data-fragment-url="cmyk-halftone.frag" data-textures="vangogh.jpg" width="700px" height="320px"></canvas>
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Le immagini qui sopra sono state realizzate in modi diversi. La prima è stata dipinta a mano da Van Gogh, aggiungendo strati di pittura uno dopo l'altro. Gli ci vollero ore. La seconda è stata prodotta in qualche secondo dalla combinazione di quattro matrici di pixel: una per il ciano, una per il magenta, una per il giallo e una per il nero. La differenza principale è che la seconda immagine è prodotta in modo non seriale (cioè non passo-passo, ma tutta allo stesso tempo).
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Questo libro tratta della tecnica di calcolo rivoluzionario, i *fragment shaders*, che sta portando a un livello successivo le immagini generate digitalmente. Lo si può pensare come l'equivalente della stampa di Gutenberg per la grafica.
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I fragment shaders danno un controllo totale sui pixel, che sono resi sullo schermo a una super velocità. Questo è il motivo per cui sono utilizzati in molteplici applicazioni, dai filtri video sui cellulari ad incredibili videogiochi 3D.
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Nei capitoli seguenti scopriremo quanto veloce e potente sia questa tecnica e come poterla applicare al vostro lavoro professionale e personale.
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## Per chi è questo libro?
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Questo libro è scritto per programmatori creativi, sviluppatori di giochi e ingegneri che hanno esperienza di programmazione, una conoscenza di base di algebra lineare e di trigonometria, e che vogliono portare il loro lavoro ad un livello di qualità grafica ancora più emozionante. (Se si vuole imparare a programmare, vi raccomando di iniziare con [Processing](https://processing.org/) e tornare più tardi, quando avrete maggiore dimestichezza.)
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Questo libro vi insegnerà come utilizzare e integrare shader nei vostri progetti, migliorando le loro prestazioni e la qualità grafica. Poiché gli GLSL (OpenGL Shading Language) shaders compilano e si eseguono su una grande varietà di piattaforme, si potrà applicare ciò che si impara qui a qualsiasi framework che utilizza OpenGL, OpenGL ES o WebGL. In altre parole, si sarà in grado di applicare e utilizzare la propria conoscenza negli sketches di [Processing](https://processing.org/), nelle applicazioni di [openFrameworks](http://openframeworks.cc/), nelle installazioni interattive di [Cinder](http://libcinder.org/), nei siti web con [Three.js](http://threejs.org/) o nei giochi iOS / Android.
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## Di che cosa tratta questo libro?
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Questo libro si concentrerà su l'uso dei pixel shaders GLSL. Per prima cosa definiremo cosa sono gli shaders; poi impareremo come fare, grazie a loro, forme procedurali, motivi, texture e animazioni. Imparerete le basi del linguaggio shading ed ad applicarlo a scenari più utili, quali: l'elaborazione di immagini (operazioni di immagine, circonvoluzioni di matrice, sfocature, filtri colorati, tabelle di associazione e altri effetti) e simulazioni (il gioco della vita di Conway, la reazione-diffusione di Gray-Scott, le increspature d'acqua, gli effetti acquerello, le celle di Voronoi, etc.). Verso la fine del libro vedremo un insieme di tecniche avanzate basate sul Ray Marching.
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*In ogni capitolo, ci sono degli esempi interattivi per imparare divertendosi. * Quando si modifica il codice, vedrete immediatamente sullo schermo i cambiamenti. I concetti possono essere astratti e confusi, perciò gli esempi interattivi sono essenziali per aiutarvi a capire gli argomenti trattati. Più velocemente i concetti si mettono in pratica e più facilmente si imparerà.
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Di cosa non tratta questo libro:
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* Questo * non è * un libro su OpenGL o WebGL. OpenGL / WebGL è un soggetto più vasto di GLSL o dei fragment shaders. Per ulteriori informazioni su OpenGL / WebGL vi consiglio di dare un'occhiata a: [OpenGL Introduzione](https://open.gl/introduction), [l'ottava edizione della guida sulla programmazione OpenGL](http://www.amazon.com/OpenGL-Programming-Guide-Official-Learning/dp/0321773039/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1424007417&sr=1-1&keywords=open+gl+programming+guide) (noto anche come il libro rosso) o [WebGL: Up and Running](http://www.amazon.com/WebGL-Up-Running-Tony-Parisi/dp/144932357X/ref=sr_1_4?s=books&ie=UTF8&qid=1425147254&sr=1-4&keywords=webgl).
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* Questo * non è* un libro di matematica. Anche se ci occuperemo di una serie di algoritmi e di tecniche che si basano su una comprensione dell'algebra e della trigonometria, non spiegheremo tutto in dettaglio. Per domande riguardanti la matematica vi consiglio di tenere vicino uno dei seguenti libri: [La terza edizione di Matematica per la programmazione di giochi 3D e la computer Grafica](http://www.amazon.com/Mathematics-Programming-Computer-Graphics-Third/dp/1435458869/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1424007839&sr=8-1&keywords=mathematics+for+games) o [La seconda edizione di Matematica Essenziale per Giochi e Applicazioni Interattive](http://www.amazon.com/Essential-Mathematics-Games-Interactive-Applications/dp/0123742978/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1424007889&sr=8-1&keywords=essentials+mathematics+for+developers).
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## Cosa ti serve per iniziare?
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Non tanto! Se si dispone di un browser moderno che può far girare WebGL (come Chrome, Firefox o Safari) e una connessione Internet, fai clic sul bottone "Next" alla fine di questa pagina per iniziare.
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In alternativa, in base a ciò di cui avete bisogno, è possibile:
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- [Creare versione offline di questo libro](http://thebookofshaders.com/appendix/)
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- [Eseguire gli esempi su un Raspberry Pi senza navigatore](http://thebookofshaders.com/appendix/)
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- [Fare un PDF del libro da stampare](http://thebookofshaders.com/appendix/)
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- Utilizzare la [repository on-line](https://github.com/patriciogonzalezvivo/thebookofshaders) per aiutare a risolvere i problemi e per condividere il codice.
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01/README-it.md
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# Introduzione
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## Che cosa è un fragment shader?
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Nel capitolo precedente abbiamo descritto lo shader come l'equivalente della stampa di Gutenberg per la grafica. Perché? O meglio ancora: che cosa è uno shader?
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Se hai già fatto disegni al computer, saprai che si inizia disegnando un cerchio, poi un rettangolo, una linea, alcuni triangoli fino a comporre l'immagine desiderata. Questo processo è molto simile a scrivere una lettera o un libro a mano - in altre parole è un insieme di istruzioni, che eseguono un compito uno dopo l'altro.
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Gli shaders si possono considerare allo stesso modo un insieme di istruzioni, che sono eseguite tutte nello stesso momento per ogni singolo pixel sullo schermo. Ciò significa che il codice scritto deve comportarsi in modo diverso a seconda della posizione del pixel sullo schermo. Come nel processo della pressa tipografica, il tuo programma riceverà una posizione e restituirà un colore. Quando il codice è compilato, verrà eseguito a velocità straordinaria.
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## Perché gli shaders sono così veloci?
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Per rispondere a questa domanda, vi presento le meraviglie del *calcolo parallelo*.
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Immaginate la CPU del computer come un grande tubo industriale, e ogni compito come qualcosa che passa attraverso di esso - come in una linea di produzione. Alcuni compiti sono più grandi di altri, il che significa che richiedono più tempo ed energia. Diciamo che necessitano una maggiore potenza di elaborazione. A causa dell'architettura dei computer alcuni compiti sono costretti ad essere eseguiti in serie; ogni compito deve essere completato, uno dopo l'altro. I computer moderni hanno solitamente gruppi di quattro processori che funzionano come questi tubi, eseguendo i compiti uno dopo l'altro per avere le cose funzionanti senza intoppi. Ogni tubo è anche conosciuto come *thread*.
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I videogiochi e le altre applicazioni grafiche richiedono molta più potenza di elaborazione rispetto ad altri programmi. A causa del loro contenuto grafico devono fare un gran numero di operazioni per pixel. Ogni singolo pixel sullo schermo deve essere calcolato, e nei giochi 3D le geometrie e le prospettive devono essere calcolate allo stesso tempo.
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Torniamo alla nostra metafora dei tubi e dei compiti. Ogni pixel sullo schermo rappresenta un piccolo compito da realizzare. Individualmente ogni compito non è un problema per la CPU, ma (e qui sta il problema) il piccolo compito deve essere fatto per ogni pixel sullo schermo! Ciò significa che in un vecchio schermo 800x600, 480000 pixel devono elaborati per frame cioè 14400000 calcoli al secondo! Si! Questo è un problema abbastanza grande capace di sovraccaricare un microprocessore. In un moderno schermo retina 2880x1800 in esecuzione a 60 fotogrammi al secondo si possono raggiungere fino a 311040000 calcoli al secondo. Come fanno gli ingegneri grafici a risolvere questo problema?
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E' in questo caso che il calcolo parallelo diventa una buona soluzione. Invece di avere un paio di grandi e potenti microprocessori, o *tubi*, è più intelligente avere parecchi minuscoli microprocessori che funzionano in parallelo allo stesso tempo. Questo è la Graphic Processor Unit (GPU).
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Immaginate i minuscoli microprocessori come un tavolo di tubi, ed i dati di ciascun pixel come una pallina da ping pong. 14400000 palline da ping pong in un secondo possono ostacolare qualsiasi tubo. Ma un tavolo di 800x600 piccoli tubi che riceve 30 ondate di 480000 pixel al secondo si può gestire senza problemi. Tutto ciò funziona anche a risoluzioni più elevate - più si possiede hardware in parallelo, più grande è il flusso che si può gestire.
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Un altro "super potere" della GPU è che alcune speciali funzioni matematiche sono accelerate via hardware, in modo tale che le operazioni matematiche complesse sono risolte direttamente dai microchip invece che da un software. Ciò significa che avremo una velocità extra nel calcolo trigonometrico e nelle operazioni fra matrici, una velocità pari a quella dell'elettricità.
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## Che cosa è GLSL?
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GLSL è l'acronimo di openGL Shading Language, che è lo standard specifico dei programmi shaders che vedrete nei prossimi capitoli. Ci sono altri tipi di shaders a seconda del hardware e dei sistemi operativi. Qui lavoreremo con le specifiche openGL regolate dal [Khronos Group](https://www.khronos.org/opengl/). Comprendere la storia di OpenGL può essere utile per capire la maggior parte delle sue strane convenzioni, per questo vi consiglio di dare un'occhiata a: [openglbook.com/chapter-0-preface-what-is-opengl.html](http://openglbook.com/chapter-0-preface-what-is-opengl.html)
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## Perché gli Shaders hanno notoriamente una brutta fama?
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Come disse lo zio Ben "con un grande potere derivano grandi responsabilità", e il calcolo parallelo segue questa regola; la potente progettazione architettonica della GPU comporta specifici vincoli e restrizioni.
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Affinché ogni tubo, o thread, venga eseguito in parallelo, è necessario che sia indipendente l'uno dall'altro. Diciamo i thread sono *ciechi* e non vedono ciò che gli altri thread stanno facendo. Questa restrizione implica che tutti i dati debbano affluire nella stessa direzione. Quindi è impossibile controllare il risultato di un altro thread, modificare i dati di input, o passare il risultato di un thread a un altro thread. Permettere la comunicazione fra thread metterebbe a rischio l'integrità dei dati.
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Anche la GPU mantiene costantemente occupati i micro-processore paralleli (i tubi); non appena sono liberi ricevono nuove informazioni da elaborare. E' quindi impossibile per un thread sapere che cosa stava facendo nel momento precedente. Potrebbe disegnare un bottone dell'UI del sistema operativo, subito dopo rendere una porzione di cielo in un videogioco e poi visualizzare il testo di una e-mail. Ogni thread non è solo **cieco ** ma anche **senza memoria**. Oltre all'astrazione necessaria per programmare una funzione generica che cambia il risultato pixel per pixel, a seconda della sua posizione, i vincoli ciechi e senza memoria non rendono gli shaders molto popolari tra i programmatori debuttanti.
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Non preoccuparti! Nei capitoli seguenti, impareremo passo-passo a partire dai semplici shaders fino a quelli avanzati. Se stai leggendo questo libro con un navigatore moderno, potrai giocare con gli esempi interattivi. Quindi non aspettare altro tempo e clicca su *Next >>* per iniziare il divertimento!
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README-it.md
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README-it.md
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<canvas id="custom" class="canvas" data-fragment-url="src/moon/moon.frag" data-textures="src/moon/moon.jpg" width="350px" height="350px"></canvas>
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# The Book of Shaders
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*di [Patricio Gonzalez Vivo](http://patriciogonzalezvivo.com/)*
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Questa è una guida passo passo attraverso l'universo astratto e complesso dei Fragment Shaders.
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<a href="https://www.paypal.com/cgi-bin/webscr?cmd=_s-xclick&hosted_button_id=B5FSVSHGEATCG" style="float: right;"><img src="https://www.paypalobjects.com/en_US/i/btn/btn_donate_SM.gif" alt=""></a>
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## Contenuto
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* [A proposito di questo libro](00/?lan=it)
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* Introduzione
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* [Che cosa è uno shader?](01/?lan=it)
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* ["Hello world!"](02/?lan=it)
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* [Uniforms](03/?lan=it)
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* [Esegui il tuo shader](04/?lan=it)
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* Disegno algoritmico
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* [Le funzioni di forma](05/?lan=it)
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* [Colori](06/?lan=it)
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* [Figure](07/?lan=it)
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* [Matrici](08/?lan=it)
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* [Motivi](09/?lan=it)
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* Progettazione generativa
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* [Random](10/?lan=it)
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* [Rumore](11/?lan=it)
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* Moto browniano frazionario
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* Frattali
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* Trattamento delle immagini:
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* Textures
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* Operazioni d'immagine
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* Convoluzioni di Kernel
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* Filtri
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* Altri effetti
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* Simulazione
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* Pingpong
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* Conway
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* Ripples
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* Water color
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* Reaction diffusion
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* Grafica 3D
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* Luci
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* Normal-maps
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* Bump-maps
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* Ray marching
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* Environmental-maps (sferiche e cubiche)
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* Riflesso e rifrazione
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* [Appendice:](appendix/) Altri modi per utilizzare questo libro
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* [Come posso consultare questo libro offline?](appendix/)
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* [Come posso far andare gli esempi su un RaspberryPi?](appendix/)
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* [Come posso stampare questo libro?](appendix/)
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* [Come posso collaborare?](appendix/)
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* [Galleria d'esempi](examples/)
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* [Glossario](glossary/)
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## A proposito dell'autore
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[Patricio Gonzalez Vivo](http://patriciogonzalezvivo.com/) (1982, Buenos Aires, Argentina) è un artista e sviluppatore con sede a New York. Esplora lo spazio interstiziale fra organico e sintetico, analogico e digitale, individuale e collettivo. Nel suo lavoro usa il codice come un linguaggio espressivo con l'intenzione di creare un migliore vivere insieme.
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Patricio studiò e praticò la psicoterapia e l'arteterapia. Ha conseguito un MFA in Design e Tecnologia alla Parsons The New School. dove ora insegna. Attualmente lavora come Ingegnere Grafico alla Mapzen realizzando strumenti cartografici openSource.
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<div class="header"><a href="https://twitter.com/patriciogv" target="_blank">Twitter</a> - <a href="https://github.com/patriciogonzalezvivo" target="_blank">GitHub</a> - <a href="https://vimeo.com/patriciogv" target="_blank">Vimeo</a> - <a href="https://www.flickr.com/photos/106950246@N06/" target="_blank"> Flickr</a></div>
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## Ringraziamenti
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Grazie a mia moglie [Jen Lowe](http://www.datatelling.com/), per il suo incondizionato supporto, aiuto e tempo nel rivedere questo libro.
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Grazie [Scott Murray](http://alignedleft.com/) per l'ispirazione e i consigli.
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Grazie [Kenichi Yoneda (Kynd)](https://twitter.com/kyndinfo) e [Sawako](https://twitter.com/sawakohome) per la [traduzione giapponese (日本語訳)](?lan=jp)
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Grazie [Tong Li](https://www.facebook.com/tong.lee.9484) e [Yi Zhang](https://www.facebook.com/archer.zetta?pnref=story) per la [traduzione cinese (中文版)](?lan=ch)
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Grazie [Jae Hyun Yoo](https://www.facebook.com/fkkcloud) per la [traduzione coreana (한국어)](?lan=kr)
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Grazie [Nahuel Coppero (Necsoft)](http://hinecsoft.com/) per la [traduzione spagnola (español)](?lan=es)
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Grazie [Karim Naaji](http://karim.naaji.fr/) che a contribuito con il suo supporto, le sue buone idee e il suo codice.
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Grazie a tutti coloro i quali hanno creduto in questo progetto e [contribuito con correzioni](https://github.com/patriciogonzalezvivo/thebookofshaders/graphs/contributors) o donazioni.
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## Come ottenere i nuovi capitoli?
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