【ShaderToy】基础篇之谈谈点、线的绘制

写在前面

写前面一篇的时候，发现还是不够基础。因此打算增加几篇基础篇，从点线面开始，希望可以更好理解。

其实用Pixel Shader的过程很像在纸上绘画的过程。屏幕上的每一个像素对应了纸上的一个方格，如果你愿意，你甚至可以一个个判断像素的位置，从而画出任何你想画的图像，也的确有爱好者这么做过。但往往，我们需要的是一个动态的效果，这个效果往往依赖于数学公式的约束。我们可以说是，用数学去绘画。我们用数学去约束，哪些点应该用什么颜色去绘制。

这篇，我们从基本的点和线开始，看一下如何在Pixel Shader里面随心画出点和线。

在哪里画

在开始之前，有一个最基本的问题我们要计算清楚，就是如何知道当前计算的fragment的像素位置。在之前的开篇中，我们给出了模板。其中v2f结构里，有一个很重要的变量srcPos，它的计算如下：

        v2f vert(appdata_base v) {  
        	v2f o;
        	o.pos = mul (UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
            o.srcPos = ComputeScreenPos(o.pos);  
            o.w = o.pos.w;
            return o;    
        }  

ComputeScreenPos是在UnityCG.cginc中定义的函数，它就作用如名字一样，计算该顶点转换到屏幕上的位置。但如果我们想要得到正确的屏幕位置，还需要在frag函数中这样：

        fixed4 frag(v2f _iParam) : COLOR0 { 
        	vec2 fragCoord = gl_FragCoord;
        	return main(gl_FragCoord);
        }  

其中：

  		// 屏幕的尺寸
  		#define iResolution _ScreenParams
  		// 屏幕中的坐标，以pixel为单位
  		#define gl_FragCoord ((_iParam.srcPos.xy/_iParam.srcPos.w)*_ScreenParams.xy) 

难懂的是 gl_FragCoord的定义。 (_iParam.srcPos.xy/_iParam.srcPos.w)将 得到在屏幕中归一化后的屏幕位置，即返回分量范围在(0, 1)的屏幕横纵坐标值。 屏幕的左下角值为(0, 0)，右上角值为(1, 1)。然后再乘以屏幕的长款像素值，就得到了该fragment对应的屏幕像素位置。这是我们后面计算的基础。

根据不同的需求，我们会在shader中对位置有不同的需求：有时我们想要得到如上的像素位置，有时我们想得到相对于屏幕中心的uv坐标等等。以下有五种常见的位置需求：

		vec4 main(vec2 fragCoord) {
			vec2 pos = fragCoord; // pos.x ~ (0, iResolution.x), pos.y ~ (0, iResolution.y)
			vec2 pos = fragCoord.xy / iResolution.xy; // pos.x ~ (0, 1), pos.y ~ (0, 1)
			vec2 pos = fragCoord / min(iResolution.x, iResolution.y); // If iResolution.x > iResolution.y, pos.x ~ (0, 1.xx), pos.y ~ (0, 1)
			vec2 pos =fragCoord.xy / iResolution.xy * 2. - 1.; // pos.x ~ (-1, 1), pos.y ~ (-1, 1)
			vec2 pos = (2.0*fragCoord.xy-iResolution.xy)/min(iResolution.x,iResolution.y);	// If iResolution.x > iResolution.y, pos.x ~ (-1.xx, 1.xx), pos.y ~ (-1, 1)
			
			return vec4(1);
		}

当然需求不同，一开始计算的pos也会不同。

画第一个点（圆）

在Shader中，一个点其实可以当成一个圆形。那么问题就变成了如何绘制一个圆：给定圆心在屏幕的位置（圆心像素值占屏幕的百分比），圆的半径（像素为单位），以及圆的颜色，如何绘制一个圆。

为此，我们先需要在