GLSL中的fwidth函数

fwidth函数是一个GLSL内置函数，用于计算函数在屏幕空间（或者其他坐标系）中x和y方向的变化率，也就是函数沿着x和y方向的梯度。

语法

fwidth(in vec2 p) -> vec2

• p：要计算梯度的坐标。

返回一个二维向量，向量的x分量表示函数沿着x轴的梯度，y分量表示函数沿着y轴的梯度。

描述

fwidth函数将在输入坐标周围做一个小的增量来计算梯度。这个增量通常等于纹理坐标的分辨率。

对于输入坐标p，fwidth(p)的计算公式如下：

fwidth(p) = abs(dFdx(p)) + abs(dFdy(p))

其中：

• abs函数表示取绝对值。
• dFdx(p)表示函数在x轴上的偏导数。
• dFdy(p)表示函数在y轴上的偏导数。

在默认情况下，fwidth函数是在片段着色器中使用的，通常用于计算像素变化、纹理采样和着色器后期处理等方面。

示例

下面是一个示例片元着色器，使用fwidth函数计算表面法线的偏导数，结果用于计算环境光的强度：

uniform vec3 ambientColor;
uniform vec3 lightColor;
uniform vec3 lightDir;
varying vec3 vNormal;

void main() {
  vec3 n = normalize(vNormal);
  vec3 l = normalize(lightDir);
  float NdotL = dot(n, l);
  float intensity = max(0.0, NdotL);

  // 计算法线的偏导数
  vec2 derivative = fwidth(gl_FragCoord.xy);

  // 加权环境光颜色
  vec3 ambient = ambientColor * (1.0 - intensity*intensity);
  vec3 color = ambient + intensity * lightColor;

  // 应用边缘柔化
  color *= exp(-(derivative.x + derivative.y));
  gl_FragColor = vec4(color, 1.0);
}

您可以使用实际环境光颜色和光线方向替换shader中的uniform变量，以获得更好的结果。