## Uniforms 现在我们知道了 GPU 如何处理并行线程,每个线程负责给完整图像的一部分配置颜色。尽管每个线程和其他线程之间不能有数据交换,但我们能从 CPU 给每个线程输入数据。因为显卡的架构,所有线程的输入值必须**统一**(uniform),而且必须设为**只读**。也就是说,每条线程接收相同的数据,并且是不可改变的数据。 这些输入值叫做 ```uniform``` (统一值),它们的数据类型通常为:```float```, ```vec2```, ```vec3```, ```vec4```, ```mat2```, ```mat3```, ```mat4```, ```sampler2D``` and ```samplerCube```。uniform 值需要数值类型前后一致。且在 shader 的开头,在设定精度之后,就对其进行定义。 ```glsl #ifdef GL_ES precision mediump float; #endif uniform vec2 u_resolution; // 画布尺寸(宽,高) uniform vec2 u_mouse; // 鼠标位置(在屏幕上哪个像素) uniform float u_time; // 时间(加载后的秒数) ``` 你可以把 uniforms 想象成连通 GPU 和 CPU 的许多小的桥梁。虽然这些 uniforms 的名字千奇百怪,但是在这一系列的例子中我一直有用到:```u_time``` (时间), ```u_resolution``` (画布尺寸)和 ```u_mouse``` (鼠标位置)。按业界传统应在 uniform 值的名字前加 ```u_``` ,这样一看即知是 uniform。尽管如此你也还会见到各种各样的名字。比如[ShaderToy.com](https://www.shadertoy.com/)就用了如下的名字: ```glsl uniform vec3 iResolution; // 视口分辨率(以像素计) uniform vec4 iMouse; // 鼠标坐标 xy: 当前位置, zw: 点击位置 uniform float iGlobalTime; // shader 运行时间(以秒计) ``` 好了说的足够多了,我们来看看实际操作中的 uniform 吧。在下面的代码中我们使用 ```u_time``` 加上一个 sin 函数,来展示图中红色的动态变化。
GLSL 还有更多惊喜。GPU 的硬件加速支持我们使用角度,三角函数和指数函数。这里有一些这些函数的介绍:[```sin()```](../glossary/?search=sin), [```cos()```](../glossary/?search=cos), [```tan()```](../glossary/?search=tan), [```asin()```](../glossary/?search=asin), [```acos()```](../glossary/?search=acos), [```atan()```](../glossary/?search=atan), [```pow()```](../glossary/?search=pow), [```exp()```](../glossary/?search=exp), [```log()```](../glossary/?search=log), [```sqrt()```](../glossary/?search=sqrt), [```abs()```](../glossary/?search=abs), [```sign()```](../glossary/?search=sign), [```floor()```](../glossary/?search=floor), [```ceil()```](../glossary/?search=ceil), [```fract()```](../glossary/?search=fract), [```mod()```](../glossary/?search=mod), [```min()```](../glossary/?search=min), [```max()```](../glossary/?search=max) 和 [```clamp()```](../glossary/?search=clamp)。 现在又到你来玩的时候了。 * 降低颜色变化的速率,直到肉眼都看不出来。 * 加速变化,直到颜色静止不动。 * 玩一玩 RGB 三个通道,分别给三个颜色不同的变化速度,看看能不能做出有趣的效果。 ## gl_FragCoord 就像 GLSL 有个默认输出值 ```vec4 gl_FragColor``` 一样,它也有一个默认输入值( ```vec4 gl_FragCoord``` )。``` gl_FragCoord```存储了活动线程正在处理的**像素**或**屏幕片段**的坐标。有了它我们就知道了屏幕上的哪一个线程正在运转。为什么我们不叫 ``` gl_FragCoord``` uniform (统一值)呢?因为每个像素的坐标都不同,所以我们把它叫做**varying**(变化值)。
上述代码中我们用 ```gl_FragCoord.xy``` 除以 ```u_resolution```,对坐标进行了**规范化**。这样做是为了使所有的值落在 ```0.0``` 到 ```1.0``` 之间,这样就可以轻松把 X 或 Y 的值映射到红色或者绿色通道。 在 shader 的领域我们没有太多要 debug 的,更多地是试着给变量赋一些很炫的颜色,试图做出一些效果。有时你会觉得用 GLSL 编程就像是把一搜船放到了瓶子里。它同样地困难、美丽而令人满足。 ![](08.png) 现在我们来检验一下我们对上面代码的理解程度。 * 你明白 ```(0.0,0.0)``` 坐标在画布上的哪里吗? * 那 ```(1.0,0.0)```, ```(0.0,1.0)```, ```(0.5,0.5)``` 和 ```(1.0,1.0)``` 呢? * 你知道如何用**未**规范化(normalized)的 ```u_mouse``` 吗?你可以用它来移动颜色吗? * 你可以用 ```u_time``` 和 ```u_mouse``` 来改变颜色的图案吗?不妨琢磨一些有趣的途径。 经过这些小练习后,你可能会好奇还能用 shader 大法做什么。接下来的章节你会知道如何把你的 shader 和 three.js,Processing,和 openFrameworks 结合起来。