Как получить координаты фрагментных шейдеров?gl_FragCoord не работает

Question

Я пытаюсь создать исследователь Мандельброта, который будет затенять пиксели на экране, основываясь на его координатах в окне. Я делал это раньше без использования шейдеров, но это очень медленно. Я не могу понять, как определить положение фрагмента, чтобы использовать алгоритм, который я уже разработал, для рендеринга множества Мандельброта.

Я использую ljgwl 3. Я целый день изучал, как это сделать, и не могу найти исчерпывающих выводов о том, как получить координаты. Кажется, что gl_FragCoord должен работать, и тогда я мог бы использовать gl_FragCoord.x и gl_FragCoord.y, чтобы получить значения x и y, и это все, что мне нужно для алгоритма, но мой экран всегда заканчивается красным. Я не передаю никакую информацию из вершинного шейдера в мой фрагментный шейдер, потому что мне нужно визуализировать цвет каждой координаты в Мандельброте, основываясь на ее значениях x и y, поэтому положения вершин не помогают (я также не понять, как их получить).

Вот мой фрагментный шейдер:

    in vec4 gl_FragCoord;
    uniform vec2 viewportDimensions;
    uniform float minX;
    uniform float maxX;
    uniform float minY;
    uniform float maxY;

    vec3 hsv2rgb(vec3 c){
        vec4 K = vec4(1.0, 2.0 / 3.0, 1.0 / 3.0, 3.0);
        vec3 p = abs(fract(c.xxx + K.xyz) * 6.0 - K.www);
        return c.z * mix(K.xxx, clamp(p - K.xxx, 0.0, 1.0), c.y);
    }

    void main(){
        float x = gl_FragCoord.x;
        float y = gl_FragCoord.y;

        vec2 c = vec2((x* (maxX-minX) / viewportDimensions.x + minX), (y*(maxY-minY)/ viewportDimensions.y + minY));
        vec2 z = c;

        float limit = 1000;
        float iterations = 0;
        for(int i = 0; i < int(limit); i++){
            float t = 2.0 * z.x * z.y + c.y;
            z.x = z.x * z.x - z.y * z.y + c.x;
            z.y = t;

            if(z.x * z.x + z.y *z.y > 4){
                break;
            }

            iterations += 1.0;
        }
        float itRGB = iterations/limit;
        vec3 hsv = vec3(itRGB, 1.0, 1.0);
        vec3 rgb = hsv2rgb(hsv);
        gl_FragColor = vec4(rgb, 1);
    }

Я подумал, что мог бы использовать gl_FragCoord, не объявляя его, как во-первых, но это не работает в любом случае. vec2 c пытается отобразить текущую координату на координату в сетке комплексных чисел на основе текущего разрешения окна.

Это все, что есть в моем вершинном шейдере:

    void main(){
        gl_Position = ftransform();
    }

И соответствующий бит моего клиентского кода:

    glBegin(GL_POLYGON);
                glVertex2f(-1f, -1f);
                glVertex2f(1f, -1f);
                glVertex2f(1f, 1f);
                glVertex2f(-1f, 1f);
    glEnd();

Это выполняется в моем цикле окна и просто создает квадрат, где должен отображаться мандельброт.

Это вывод моей рабочей Java-программы Мандельброта, которая не использует шейдеры:

Это вывод моей шейдерной программы:

Полноэкранный:

Я также понятия не имею, как правильно изменить размер окна без черных полос. Я пытаюсь сделать это с помощью vec2 c в моем коде выше, так как я установил униформу в качестве высоты и ширины окна, и я использую это при отображении координаты на плоскость комплексного числа, но поскольку gl_FragCoord тогда не работает и это не должно. Ссылка на текущее руководство по изменению размера экрана lgjwl на основе glfwCreateWindow была бы очень признательна.

Answer 1

gl_FragCoord - это встроенные входные переменные, необязательно объявлять входную переменную gl_FragCoord.Координаты x и y являются оконными (пиксельными) координатами.
В левом нижнем углу gl_FragCoord (0,5, 0,5) и в верхнем правом углу (W-0,5, H-0.5), где W и H - ширина и высота области просмотра.

Вам необходимо сопоставить gl_FragCoord.x с диапазоном [minX, maxX] и gl_FragCoord.y с диапазоном [minY, maxy].
Я рекомендую намдля этого в GLSL-функции mix предполагается, что
viewportDimensions содержит координаты и высоту окна просмотра в координатах окна (пикселя).

vec2 c = mix(vec2(minX, minY), vec2(maxX, maxY), gl_FragCoord.xy / viewportDimensions.xy);

См. Пример (WebGL), где я применил предложения к фрагментному шейдеру вопроса.
Границы инициализируются следующим образом

minX = -2.5
minY = -2.0
maxX =  1.5
maxY =  2.0 

(function loadscene() {    

var canvas, gl, vp_size, prog, bufObj = {};

function initScene() {

    canvas = document.getElementById( "ogl-canvas");
    gl = canvas.getContext( "experimental-webgl" );
    if ( !gl )
      return;

    progDraw = gl.createProgram();
    for (let i = 0; i < 2; ++i) {
        let source = document.getElementById(i==0 ? "draw-shader-vs" : "draw-shader-fs").text;
        let shaderObj = gl.createShader(i==0 ? gl.VERTEX_SHADER : gl.FRAGMENT_SHADER);
        gl.shaderSource(shaderObj, source);
        gl.compileShader(shaderObj);
        let status = gl.getShaderParameter(shaderObj, gl.COMPILE_STATUS);
        if (!status) alert(gl.getShaderInfoLog(shaderObj));
        gl.attachShader(progDraw, shaderObj);
        gl.linkProgram(progDraw);
    }
    status = gl.getProgramParameter(progDraw, gl.LINK_STATUS);
    if ( !status ) alert(gl.getProgramInfoLog(progDraw));
    progDraw.inPos = gl.getAttribLocation(progDraw, "inPos");
    progDraw.minX = gl.getUniformLocation(progDraw, "minX");
    progDraw.maxX = gl.getUniformLocation(progDraw, "maxX");
    progDraw.minY = gl.getUniformLocation(progDraw, "minY");
    progDraw.maxY = gl.getUniformLocation(progDraw, "maxY");
    progDraw.viewportDimensions = gl.getUniformLocation(progDraw, "viewportDimensions");
    gl.useProgram(progDraw);

    var pos = [ -1, -1, 1, -1, 1, 1, -1, 1 ];
    var inx = [ 0, 1, 2, 0, 2, 3 ];
    bufObj.pos = gl.createBuffer();
    gl.bindBuffer( gl.ARRAY_BUFFER, bufObj.pos );
    gl.bufferData( gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array( pos ), gl.STATIC_DRAW );
    bufObj.inx = gl.createBuffer();
    bufObj.inx.len = inx.length;
    gl.bindBuffer( gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, bufObj.inx );
    gl.bufferData( gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, new Uint16Array( inx ), gl.STATIC_DRAW );
    gl.enableVertexAttribArray( progDraw.inPos );
    gl.vertexAttribPointer( progDraw.inPos, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0 ); 
    
    gl.enable( gl.DEPTH_TEST );
    gl.clearColor( 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 );

    window.onresize = resize;
    resize();
    requestAnimationFrame(render);
}

function resize() {
    //vp_size = [gl.drawingBufferWidth, gl.drawingBufferHeight];
    vp_size = [window.innerWidth, window.innerHeight];
    //vp_size = [256, 256]
    canvas.width = vp_size[0];
    canvas.height = vp_size[1];
}

function render(deltaMS) {

    gl.viewport( 0, 0, canvas.width, canvas.height );
    gl.clear( gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT );
   
    gl.uniform1f(progDraw.minX, -2.5);
    gl.uniform1f(progDraw.minY, -2.0);
    gl.uniform1f(progDraw.maxX, 1.5);
    gl.uniform1f(progDraw.maxY, 2.0);
    gl.uniform2f(progDraw.viewportDimensions, canvas.width, canvas.height);
    gl.drawElements( gl.TRIANGLES, bufObj.inx.len, gl.UNSIGNED_SHORT, 0 );
    
    requestAnimationFrame(render);
}  

initScene();

})();

html,body { margin: 0; overflow: hidden; }

<script id="draw-shader-vs" type="x-shader/x-vertex">
precision mediump float;

attribute vec2 inPos;

void main()
{
    gl_Position = vec4( inPos.xy, 0.0, 1.0 );
}
</script>

<script id="draw-shader-fs" type="x-shader/x-fragment">
precision mediump float;

uniform vec2 viewportDimensions;
uniform float minX;
uniform float maxX;
uniform float minY;
uniform float maxY;

vec3 hsv2rgb(vec3 c){
    vec4 K = vec4(1.0, 2.0 / 3.0, 1.0 / 3.0, 3.0);
    vec3 p = abs(fract(c.xxx + K.xyz) * 6.0 - K.www);
    return c.z * mix(K.xxx, clamp(p - K.xxx, 0.0, 1.0), c.y);
}

void main()
{
  float x = gl_FragCoord.x;
  float y = gl_FragCoord.y;

  vec2 c = mix(vec2(minX, minY), vec2(maxX, maxY), gl_FragCoord.xy / viewportDimensions.xy);
  vec2 z = c;

  float limit = 64.0;
  float iterations = 0.0;
  for(int i = 0; i < 64; i++){
      float t = 2.0 * z.x * z.y + c.y;
      z.x = z.x * z.x - z.y * z.y + c.x;
      z.y = t;

      if(z.x * z.x + z.y *z.y > 4.0){
          break;
      }

      iterations += 1.0;
  }
  float itRGB = iterations/limit;
  vec3 hsv = vec3(itRGB, 1.0, 1.0);
  vec3 rgb = hsv2rgb(hsv);
  gl_FragColor = vec4(rgb, 1);
}
</script>

<canvas id="ogl-canvas" style="border: none"></canvas>