🎡GLSL入門　非常に簡単なワンライナー　sign関数の使い方　gl_FragCoordの仕様

こんな感じのを数行で実現した

GLSL Sandbox

extract the sign of the parameter パラメータの符号を抽出します

https://registry.khronos.org/OpenGL-Refpages/gl4/html/sign.xhtml

クロノス団体の仕様説明がシンプルすぎたが、sign関数はx が 0.0 より小さい場合は -1.0、x が 0.0 に等しい場合は 0.0、x が 0.0 より大きい場合は +1.0 を返す。ということのようだ、それを元に、円を形成することになる上のコードを再分配再結合していく。

この行ね

まず先入観をとっぱらうためにgl_FragCoordの仕様をみてみる

gl_FragCoord - 現在のフラグメントのウィンドウ相対座標が格納されます．

https://registry.khronos.org/OpenGL-Refpages/gl4/html/gl_FragCoord.xhtml

フラグメント言語でのみ利用可能な gl_FragCoord は、フラグメントのウィンドウ相対座標 (x, y, z, 1/w) 値を格納する入力変数です。z成分は、シェーダがgl_FragDepthへの書き込みを一切含まない場合、フラグメントの深度として使用される深度値です。
デフォルトでは、gl_FragCoord は、ウィンドウ座標の左下原点を仮定し、ピクセルセンターがハーフピクセルセンターに位置することを仮定します。例えば、ウィンドウの左下端のピクセルに対して、(x, y) の位置 (0.5, 0.5) が返されます。gl_FragCoordの原点は、gl_FragCoordをorigin_upper_left識別子で再宣言することによって変更することができます。ピクセルが整数ピクセルのオフセットの中心にあるように見えるように、返される値は、pixel_center_integerによってxとyの両方で半分ピクセルだけシフトさせることができます。これは、デフォルトで (0.5, 0.5) の gl_FragCoord が返す (x, y) 値を pixel_center_integer で (0.0, 0.0) に移動させます。
プログラム中のいずれかのフラグメントシェーダで gl_FragCoord が再宣言された場合、そのプログラム中の gl_FragCoord を静的に使用するすべてのフラグメントシェーダで再宣言されなければなりません。ラスタライズ、変換、または OpenGL パイプラインや言語機能の他の部分には影響しま せん。

https://registry.khronos.org/OpenGL-Refpages/gl4/html/gl_FragCoord.xhtml

最後に点群の色を決めるのが、gl_FragColor

不要な情報を読み飛ばしてなんとか理解する。一方で、最後に点群の色を決めるのが、gl_FragColorだ、これも仕様をみておこう。

と思って、みてもないgl_FragColor　

glDrawBuffersという中にやや記述が出てくるが、そもそもgl_FragColorの定義があるのかだんだん不安になってくる。

glDrawBuffers は、フラグメントカラー値やフラグメントデータが書き込まれるバッファの配列を定義します。フラグメントシェーダがアクティブでない場合、レンダリング操作はフラグメントごとに1つのフラグメントカラーだけを生成し、それはbufsで指定されたバッファのそれぞれに書き込まれます。フラグメントシェーダがアクティブで、出力変数 gl_FragColor に値を書き込む場合、その値は bufs で指定された各バッファに書き込まれます。

https://registry.khronos.org/OpenGL-Refpages/gl2.1/xhtml/glDrawBuffers.xml

glDrawBuffersを実世界で見たことがないし、どこの並行世界の何者なのか、わからないし、知る必要もない。知ってる人は知っていればいいが、今つかってる処理系での役割とかたちふるまいから gl_FragColorは、出力変数であるというのは、定義から理解出来た。

最終的なピクセルの色は、予約語として確保されたグローバル変数、gl_FragColorに割り当てられます。

https://thebookofshaders.com/02/?lan=jp

本当は仕様をみたかったが、みつからないので、恐らくこういう概念図になると思う。

main内部、この処理がピクセル数分だけ同時並行で処理される

GLSLは一個書いたメインがCoord分だけ同時にGPUが処理をして描画する。

gl_FragCoordに対応してgl_FragColorを設定するコードは、値はどのフラグメントも1以上なので（座標だから）、この場合は画面が真っ白になる

gl_FragCoordを１０で割ってgl_FragColorに入れた場合。いくつかの座標は１以下になるので黒からグレーにグラデーションする。

１００分の１の場合、黒から白にグラデーションしているエリアが広がっているのがわかるだろう。

sinは1から-1で振動するので、timeをいれて百で割るといい感じにグラデーションが動く

BASIC×SHADER: Unityで学ぶシェーダープログラミング

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`gl_FragCoord`と`gl_FragColor`は、OpenGLのシェーディング言語であるGLSL（OpenGL Shading Language）で使われる組み込み変数です。これらはフラグメントシェーダー内で使用され、ピクセル（フラグメント）のレンダリングに関する情報を提供します。

1. gl_FragCoord:

   • `gl_FragCoord`は、レンダリングされるフラグメントの画面上の座標を表すベクトルです。この変数は`vec4`型で、その成分は（x, y, z, w）です。ここでxとyはウィンドウの相対座標、zは深度値、wは常に1.0です。この座標はピクセル中心を基準としていて、通常はピクセルの左下が原点ですが、これは設定によって変わる場合があります。

2. gl_FragColor:

   • `gl_FragColor`は、フラグメントシェーダーからの出力色を表す変数で、`vec4`型です。この変数の成分は（r, g, b, a）で、それぞれ赤、緑、青、アルファ（透明度）を表します。フラグメントシェーダーの最後にこの変数に色を設定することで、その色がフラグメントの最終的な出力色となります。

ただし、OpenGLの新しいバージョンでは`gl_FragColor`は廃止され、代わりにユーザーが定義した出力変数を使用することが推奨されています。これにより、より柔軟で複数の出力を扱えるようになります。例えば、以下のように出力変数を定義して使用することができます。

out vec4 outputColor;

そして、フラグメントシェーダーの中でこの変数に色を設定します。

outputColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); // 赤色

これらの変数は、フラグメントシェーダーの中核的な機能を担っており、画面上でどのようにピクセルが表示されるかを制御するために重要です。

glDrawBuffersという内部変数もありますか？

`glDrawBuffers`は内部変数ではなく、OpenGLの関数です。この関数は、フラグメントシェーダから出力される色データを複数のカラーバッファにルーティングするために使用されます。これにより、一度の描画呼び出しで複数の出力を異なるレンダーターゲットに同時に書き込むことが可能になります。これは特に複雑なレンダリングタスクやポストプロセッシングエフェクトにおいて有効です。

動作原理

`glDrawBuffers`関数は、カラー出力の配列を指定することで、どの出力がどのカラーバッファにマッピングされるかを定義します。これは例えば、マルチターゲットレンダリングにおいて重要な役割を果たします。

使用例

OpenGLで`glDrawBuffers`を使う基本的な使い方は以下の通りです：

GLenum buffers[] = {GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_COLOR_ATTACHMENT1};
glDrawBuffers(2, buffers);

この例では、フラグメントシェーダーからの最初の出力が`GL_COLOR_ATTACHMENT0`に、二番目の出力が`GL_COLOR_ATTACHMENT1`にそれぞれマッピングされます。これにより、フラグメントシェーダーが複数の出力変数を持つ場合、それぞれの出力を異なるカラーバッファに割り当てることができます。

用途

`glDrawBuffers`は、フレームバッファオブジェクト（FBO）とともに使用されることが多く、例えばディファードシェーディングやHDRレンダリングなど、高度なビジュアルエフェクトの実装において重要な役割を果たします。それぞれのカラーバッファは異なる種類のデータ（例えば、アルベド、法線、深度など）を保持することができ、これによりシェーダーはより効率的にシーンを処理できるようになります。