ShaderToy入门教程(3) - CSG_shadertoy入门教程 3 csg-优快云博客

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这篇涵盖以下黑体所示内容

符号距离函数
Ray-marching算法
曲面法线和光照
相机变换
构造实体形状(CSG)
模型变换
- 平移和旋转
- 比例缩放
- 非均匀缩放
结论
参考

构造实体形状(CSG)

构造实体形状（简称CSG）是一种通过布尔运算从简单几何形状创建复杂几何形状的方法。 WikiPedia的这张图表显示了该技术的可能性：
在这里插入图片描述
CSG建立在3个原始操作上：交集,合并和差异

事实证明，当组合表示为SDF的两个表面时，这些操作都是简单的。

float intersectSDF(float distA, float distB) {
   
    return max(distA, distB);
}

float unionSDF(float distA, float distB) {
   
    return min(distA, distB);
}

float differenceSDF(float distA, float distB) {
   
    return max(distA, -distB);
}

如果您设置这样的场景：

float sceneSDF(vec3 samplePoint) {
   
    float sphereDist = sphereSDF(samplePoint / 1.2) * 1.2;
    float cubeDist = cubeSDF(samplePoint) * 1.2;
    return intersectSDF(cubeDist, sphereDist);
}

然后你得到这样的东西（参见下面关于缩放的部分，看看1.2的除法和乘法的缘由）。
在这里插入图片描述
代码在这里

在同一个Shadertoy中，如果编辑代码，也可以使用联合和差异操作。

考虑由这些二进制操作产生的SDF来尝试建立它们工作原理的直觉是很有趣的。
在这里插入图片描述记住SDF为负的区域代表在面的内部，上面图中相交，sceneSDF只有在cube§和sphere§都是负的时候才是负的。就是说一个点必须都在立方体和球体内部，才会在场景面的内部，这符合CSG对交集的定义。

同样的逻辑也适合于并集，如果一点只要在两者之一的SDF为负，场景SDF则为负，那么就在面的内部
在这里插入图片描述差异操作对我来说是最棘手的

SDF为负值意味着什么？

如果你再想一想SDF的负面和正面区域是什么意思，你可以看到SDF的负值是表面内外的反转。表面内的部分被认为现在都被视为外部，反之亦然。
这意味着您可以将差异视为第一个SDF和第二个SDF的反转的交集。因此，当第一个SDF为负且第二个SDF为正时，得到的场景SDF仅为负。
切换回几何术语，这意味着当且仅当我们在第一个表面内和第二个表面之外时，我们才在场景表面内 - 正好是CSG差异的定义！