OpenGL Metal Shader 编程：解决图片拉伸变形问题

前面发了一些关于 Shader 编程的文章，有读者反馈太碎片化了，希望这里能整理出来一个系列，方便系统的学习一下 Shader 编程。

由于主流的 Shader 编程网站，如 ShaderToy, gl-transitions 都是基于 GLSL 开发 Shader ，加上 MSL 和 GLSL 语法上差别不大，后面系列文章将以 GLSL 为主来介绍 Shader 编程。

后面 Shader 编程将使用 VSCode + ShaderToy 插件作为编程环境，步骤如下：

1. 下载安装 VSCode https://code.visualstudio.com/download；

2. 安装 ShaderToy 插件；

3. 新建以 .frag 为后缀名的文件，复制粘贴本文的代码；

4. 当前代码，点击鼠标右键，选择 ShaderToy:Show GLSL Preview , 然后就可以愉快地调试特效了。

图片拉伸变形问题

#iChannel0 "https://img-baofun.zhhainiao.com/pcwallpaper_ugc_mobile/static/2ddf8479959f1f3d9f52d0d561d281fe.jpg"void mainImage(out vec4 fragColor, in vec2 fragCoord)
{vec2 uv = fragCoord / iResolution.xy;fragColor = texture2D(iChannel0, uv);
}

我们使用上述代码对纹理通道进行采样，渲染一张图像，可以看到当调整窗口尺寸（iResolution）的时候，图像会因为铺满整个窗口而产生拉伸变形情况。

变形的原因这里其实就很好理解了，就是图片宽高比和窗口（视口）的宽高比不同导致的，图像在横轴和纵轴方向产生不同的 resize 强度，最终渲染出来的结果会有拉伸或者压缩的感觉。

iChannelResolution 纹理尺寸

vec3 iChannelResolution[4] 表示各个纹理通道的分辨率（宽度、高度和深度）。通道0对应sampler2D iChannel0，通道1对应sampler2D iChannel1，以此类推。

这个 ShaderToy 全局变量单独拿出来讲，因为纹理尺寸在实际开发中会频繁用到，主要用来解决图像的拉伸问题。

有了纹理尺寸，我们就可以在窗口中找一块宽高比和图像一样的区域，只让图像渲染到这块区域，从而避免图像拉伸。

#iChannel0 "https://img-baofun.zhhainiao.com/pcwallpaper_ugc_mobile/static/2ddf8479959f1f3d9f52d0d561d281fe.jpg"void mainImage(out vec4 fragColor, in vec2 fragCoord)
{vec2 uv = fragCoord / iResolution.xy;//纹理尺寸vec2 imgSize = iChannelResolution[0].xy;//窗口尺寸vec2 viewPort = iResolution.xy;//图像宽高比float imgRatio = imgSize.x / imgSize.y;//窗口宽高比float screenRatio = viewPort.x / viewPort.y;//resizeTarget 表示窗口中与图像宽高比保持一致的区域大小vec2 resizeTarget = viewPort;//窗口中与图像宽高比保持一致的区域的位置vec2 startPos = vec2(0.0);//与窗口的一个边对齐，使图像渲染在窗口中央if(imgRatio > screenRatio) {resizeTarget.x = viewPort.x;resizeTarget.y = resizeTarget.x / imgRatio;startPos.y = (viewPort.y - resizeTarget.y) / 2.0;} else {resizeTarget.y = viewPort.y;resizeTarget.x = resizeTarget.y * imgRatio;startPos.x = (viewPort.x - resizeTarget.x) / 2.0;}//窗口中与图像宽高比保持一致的区域内渲染图像if(fragCoord.x >= startPos.x && fragCoord.x <= startPos.x + resizeTarget.x && fragCoord.y >= startPos.y && fragCoord.y <= startPos.y + resizeTarget.y) {uv.x = (fragCoord.x - startPos.x) / resizeTarget.x;uv.y = (fragCoord.y - startPos.y) / resizeTarget.y;fragColor = texture2D(iChannel0, uv);} else {fragColor = vec4(0.0);}}

后续安排

后面 OpenGL & Metal Shader 编程系列文章大致安排：

1. ShaderToy 内置全局变量

2. 重要的内置函数

3. 基本图形

4. 距离场

5. 噪声函数

6. 基础特效…

7. 转场特效…

8. 高阶特效…

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