如何获取片段着色器的坐标？ gl_FragCoord 不工作

Question

我正在尝试制作一个 Mandelbrot 集合浏览器，它将根据其在窗口中的坐标对屏幕上的像素进行着色。我以前在没有使用着色器的情况下做过这个，但它非常慢。我不知道如何获取片段的位置，以便可以使用我已经开发的算法来渲染 Mandelbrot 集。

我正在使用 ljgwl 3。我整天都在研究如何做到这一点，但我找不到任何关于如何获取坐标的全面发现。看起来 gl_FragCoord 应该可以工作，然后我可以使用 gl_FragCoord.x 和 gl_FragCoord.y 来获取 x 和 y 值，这是算法所需要的，但我的屏幕最终总是全红。我没有将顶点着色器中的任何信息传递到我的片段着色器中，因为我需要根据其 x 和 y 值渲染 Mandelbrot 中每个坐标的颜色，因此顶点位置没有帮助（我也没有了解如何获得这些）。

这是我的片段着色器：

    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);
    }

我认为我可以使用 gl_FragCoord 而无需像第一次那样声明它，但无论如何它都不起作用。 vec2 c 正在尝试根据当前窗口的分辨率将当前坐标映射到复数网格中的坐标。

这就是我的顶点着色器中的全部内容：

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

以及我的客户端代码的相关位：

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

这是在我的窗口循环中运行的，只是创建了 mandelbrot 应该渲染的正方形。

这是我工作的不使用着色器的 java Mandelbrot 程序的输出：

这是我的着色器程序的输出：

全屏：

我也不知道如何在没有黑条的情况下正确调整窗口大小。我正在尝试在上面的代码中使用 vec2 c 执行此操作，因为我已将制服设置为窗口的高度和宽度，并在将坐标映射到复数平面时使用它，但由于 gl_FragCoord 似乎不起作用这也不应该。非常感谢基于 glfwCreateWindow 调整 lgjwl 屏幕大小的当前指南的链接。

Answer 1

gl_FragCoord是一个内置的输入变量，输入变量gl_FragCoord不需要声明。 x 和 y 坐标是窗口（像素）坐标。
gl_FragCoord 的左下角是 (0.5, 0.5)，右上角是 (W-0.5, H-0.5)，其中 W 和 H 是宽度和视口的高度。

您必须将 gl_FragCoord.x 映射到范围 [minX, maxX] 和 gl_FragCoord.y 映射到范围 [minY, maxy]。
为此，我向我们推荐 GLSL 函数 mix。
viewportDimensions 假定在窗口（像素）坐标中包含视口矩形的宽度和高度。

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

请参阅 (WebGL) 示例，我将建议应用于问题的片段着色器。
边界初始化如下

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>