Flutter & GLSL - 贰 | 从坐标到颜色

张风捷特烈

发布于 2024-02-07 07:44:55

1500

发布于 2024-02-07 07:44:55

上一篇《 Flutter 绘制集录 | Shader 让绘制无限强大 - 壹》介绍了 Flutter 本身支持 GLSL 语言进行 Shader 着色器的编写。这给 Flutter 的绘制能力增加了无限的可能。GLSL 着色器代码是一个比较独立的知识体系，接下来的几篇文章将会基于 实际使用 向大家进行介绍。

1. 坐标与颜色

我们都知道屏幕上的展示的内容都是由一个个 像素点 构成的。

每个像素点包含 颜色 的信息；
每个像素点分布在屏幕坐标系上，还拥有位置 坐标 信息。

本质上是建立一种坐标到颜色的映射关系；也可以说 GLSL 是在 通过代码控制像素。

颜色在 GLSL 种通过四维向量 vec4 进行表示, 分量代表 r 、g 、 b 、 a 四个通道的数值。取值范围均在 [0,1] 之间，相当于对 0~255 表示的颜色进行单位化：

2. 认识着色器代码

下面是一个最简单的 GLSL 着色器代码，永远输出单一的颜色：

#version 460 core : 是声明 GLSL 的版本。
precision mediump float; : 声明浮点数的精度。
out 关键字用于定义输出颜色，这里四维向量 fragColor 表示输出色。
main 函数中的代码是将被运行在 GPU 上的着色程序。

---->[shaders/color.frag]----
#version 460 core
precision mediump float;
out vec4 fragColor;

void main() {
    fragColor = vec4(5, 83, 177, 255) / 255;
}

这里为 fragColor 赋值为拾取的颜色，即可展示出对应的蓝色：

3. 坐标的使用

上面每个像素坐标输出色全是一种，未免有些单调。现在来了解一下坐标在 GLSL 程序中的作用，完成下面的小需求：

将小于宽度一半的区域着成蓝色；大于宽度一半的区域着成红色。

在 Flutter 的着色器中，引入 <flutter/runtime_effect.glsl> 通过 FlutterFragCoord() 得到坐标。在着色器程序执行时，会 逐一扫描 区域内的每一个像素，输出颜色。

比如这里画板的尺寸是 400*200，一共有 80000 的像素点，这段着色器代码的功能就是为这 80000 个像素安排颜色。

下面代码中 coo 表示当前运算像素的坐标，我们可以很轻松地根据 coo.x 横坐标进行校验：小于 200 输出色设为蓝色；大于或等于 200 ，输出色设为红色。即可完成需求：

#version 460 core
precision mediump float;
#include <flutter/runtime_effect.glsl>

out vec4 fragColor;

void main() {
    vec2 coo = FlutterFragCoord().xy;
    if (coo.x < 200) {
        fragColor = vec4(4, 83, 177, 255) / 255;
    } else {
        fragColor = vec4(218, 13, 21, 255) / 255;
    }
}

同理，我们可以根据对坐标的控制。在屏幕上输出四种颜色，如下所示：

#version 460 core
precision mediump float;
#include <flutter/runtime_effect.glsl>

out vec4 fragColor;

vec4 blue = vec4(4, 83, 177, 255) / 255;
vec4 red = vec4(218, 13, 21, 255) / 255;
vec4 yellow = vec4(250, 193, 21, 255) / 255;
vec4 green = vec4(38, 152, 70, 255) / 255;

void main() {
    vec2 coo = FlutterFragCoord().xy;
    if(coo.x<200){
        if(coo.y<100){
            fragColor = blue;
        }else{
            fragColor = red;
        }
    }else {
        if(coo.y<100){
            fragColor = yellow;
        }else{
            fragColor = green;
        }
    }
}

4. 坐标的归一化

在上面的计算中，我们使用了画布尺寸参与计算。这并不是很好，因为画板的尺寸可以随意地变化，想让一个着色器具有普适性，一般会将坐标系归一，也就是横纵坐标都在 0~1 之间。完成归一也很简单，只要将坐标除以尺寸即可：

如下现在定义了 vec2 size， coo 坐标在计算时除以尺寸，就可以单位化。下面的指示器代码中，将红色值设置为 coo.x ,就可以得到如下的黑到红的渐变色，想一想这是为什么呢？

#version 460 core
precision mediump float;
#include <flutter/runtime_effect.glsl>

out vec4 fragColor;

void main() {
    vec2 size = vec2(400.0,200.0);
    vec2 coo = FlutterFragCoord().xy/size;
    fragColor = vec4(coo.x,0.0,0.0,1.0);
}

想象一下: