回顧

在上節(jié)教程中，我們介紹了后處理著色器中的渲染管線以及著色器程序(json)的格式，有5個(gè)可選的渲染管線，分別在旁觀末影人(invert)、苦力怕(creeper)、蜘蛛(spider)，屏幕內(nèi)有發(fā)光實(shí)體(entity_outline)，1.16+啟用極佳畫質(zhì)(transparency)時(shí)啟用。后處理著色器對(duì)整個(gè)屏幕生效，所有像素將被同時(shí)讀取。

核心著色器

核心著色器(Core Shader)是Java版1.17加入的全新功能，允許玩家更加全面地更改游戲渲染內(nèi)容。核心著色器負(fù)責(zé)渲染游戲的各個(gè)部分（如方塊、實(shí)體、界面元素等等）。和后處理著色器類似，每個(gè)核心著色器都是由JSON文件定義的單個(gè)渲染程序，其中指定了頂點(diǎn)和片段著色器文件，不同的游戲內(nèi)容使用不同的核心著色器，學(xué)習(xí)核心著色器最大的難點(diǎn)在于如何檢測(cè)特定的游戲內(nèi)容并更改。

下面展示幾個(gè)核心著色器能做到的效果：

原版所有的核心著色器存儲(chǔ)在shaders/core目錄中。

后續(xù)我會(huì)在動(dòng)態(tài)和該專欄評(píng)論區(qū)發(fā)布每個(gè)方塊對(duì)應(yīng)的核心著色器，關(guān)于每個(gè)核心著色器渲染的內(nèi)容可以在Minecraft Fandom?Wiki上查看"著色器"頁面

核心著色器渲染的對(duì)象是游戲內(nèi)容的每個(gè)像素，能夠獲取比后處理著色器更多的信息，如：頂點(diǎn)的位置、顏色信息，紋理采樣器，包括運(yùn)算需要的投影矩陣和旋轉(zhuǎn)矩陣。（后處理著色器只能獲得屏幕上某個(gè)坐標(biāo)的顏色），關(guān)于這些內(nèi)容將在下文的fsh、vsh編寫中介紹。

核心著色器JSON

核心著色器也由一個(gè)著色器程序json調(diào)用vsh和fsh，json格式和后處理一致，但在attributes列表中多了一些列可以使用的屬性UV、UV0、UV1、UV2、Normal、Color等。（其中UV0-2以及Normal作用不明，可能會(huì)在未來的某些時(shí)間更新教程）

GLSL語言

片段著色器(fsh)、和頂點(diǎn)著色器(vsh)的內(nèi)容都采用GLSL編寫，支持變量、函數(shù)、循環(huán)等基本的編程要素，但由于無法自由訪問內(nèi)存，GLSL并不支持遞歸操作。

有關(guān)核心語言的更多信息：khronos.org/opengl/wiki/Core_Language_(GLSL)

有關(guān)所有可用函數(shù)的詳細(xì)文檔：docs.gl/sl4/all

GLSL的語法類似于C語言，有編程基礎(chǔ)的讀者可以選擇性閱讀本段內(nèi)容

工作流程

vsh和fsh中都應(yīng)有且只有一個(gè)main函數(shù)，沒有參數(shù)和返回值(void)，主函數(shù)在vsh和fsh中的任務(wù)分別是更新gl_Position或gl_FragColor這兩個(gè)變量，這兩個(gè)變量是GLSL中特殊的變量，使用時(shí)不需要聲明，且值的類型都為vec4。gl_FragColor也可以被一個(gè)聲明為out vec4 fragColor的變量代替（原版所有的fsh都使用了后面一種寫法，但仍然可以使用gl_FragColor的寫法，而不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤）

數(shù)據(jù)類型

GLSL有三種數(shù)據(jù)類型、分別是標(biāo)量、向量、矩陣，用于一系列計(jì)算

GLSL允許在構(gòu)造矩陣或向量時(shí)隨意組合其他其他的標(biāo)量/向量，但要注意數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)以及類型，如：

除了[索引]外GLSL允許使用rgba或xyzw來訪問向量的(0-3號(hào))成員，這些字符也可以隨意組合

注意：形如rgba的數(shù)據(jù)是一個(gè)vec4，類似foo.rgba?= 1.0的代碼是錯(cuò)誤的，應(yīng)該使用vec4(1.0)或vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)進(jìn)行賦值。盡管rgba和xyzw之間可以混用，但一般還是用rgba表示顏色，xyzw表示位置，防止混淆

變量修飾符

GLSL中可以將變量以uniform(全局量)、in(傳入變量)、out(傳出變量)

PS：在21w10a(1.17)后，原版著色器的GLSL版本由120升級(jí)到了150,原本varying(傳遞量)和attribute(屬性)現(xiàn)在變?yōu)榱薸n和out，具體可在原版.jar文件中查看示例，這里采用新版本的寫法和譯法

uniform全局量和后處理一樣，可以通過著色器程序?qū)?yīng)的json來聲明，同樣，在專欄末尾再次給出特殊作用的全局量列表

in傳入變量和out傳出變量配合使用，可以將變量在不同著色器流程中傳遞，vsh中使用in傳入的變量似乎是寫死的，但對(duì)于fsh則可以將變量聲明為in來表示vsh中聲明為out的變量，下面是原版核心著色器中的代碼

Position、UV、Color為傳入變量，對(duì)于核心著色器來說、Position是頂點(diǎn)的初始位置（值是該頂點(diǎn)相對(duì)于區(qū)塊原點(diǎn)的三維坐標(biāo)，在0.0和16.0之間）；UV是一個(gè)二維坐標(biāo)，每項(xiàng)的值在0.0和1.0之間、用于在一張名為atlas的紋理合集上獲取需要的紋理，可以通過UV檢查著色器正在渲染的方塊，但atlas會(huì)隨著資源包中紋理數(shù)量的改變而改變，這種方法可能會(huì)因?yàn)榧y理數(shù)量的改變而受影響；Color則是該頂點(diǎn)的紋理顏色

后處理著色器似乎只有Position這個(gè)傳入變量，表示頂點(diǎn)在屏幕上的二維坐標(biāo)。

因?yàn)楹筇幚碇鞯膶?duì)象是一個(gè)平面，vsh和fsh的坐標(biāo)值都相同且都為vec2類型的屏幕坐標(biāo)，整個(gè)屏幕左下角的坐標(biāo)是(0.0, 0.0)，右上角為(1.0, 1.0)坐標(biāo)的值為負(fù)或大于1.0時(shí)并不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但并沒有實(shí)際意義。此外，我們還可以通過全局量InSize或OutSize兩個(gè)全局量來檢測(cè)玩家窗口的大小以及點(diǎn)的實(shí)際像素坐標(biāo)。

核心著色器則有兩個(gè)不同的坐標(biāo)，在vsh中則有頂點(diǎn)的空間坐標(biāo)，fsh中則有該點(diǎn)的紋理坐標(biāo)，同樣紋理左下角為(0.0, 0.0)，右上角為(1.0, 1.0)，坐標(biāo)并不以紋理中的像素為單位。

texCoord、vertexColor是由vsh中同名變量傳遞而來，在vsh聲明為out，在fsh聲明為in，這樣就可以將變量在不同著色器流程中傳遞。這兩個(gè)變量的計(jì)算過程在vsh中，前者在核心著色器中被賦值為變量UV，即atlas紋理集中的UV坐標(biāo)（同樣名稱的變量在后處理著色器中則為被采樣點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)）后者只在核心著色器中使用，被賦值為Color，即該點(diǎn)的紋理顏色，讀者可以自己在原版文件中閱讀計(jì)算過程。

采樣器

GLSL中還有一種特殊的變量，稱為采樣器Sampler，原版中只使用了平面采樣器（sampler2D），這里就不再說明其他的采樣器，感興趣的讀者可以在glsl的官方文檔上學(xué)習(xí)。

sampler2D類型的變量可以通過一些列以textrue開頭的函數(shù)獲取數(shù)據(jù)，在原版中則是使用了texture()和texture2D()來獲取紋理顏色。以texture2D為例，其語法為：

(vec4) texture2D(sampler2D sampler, vec2 texCoord);

一些特殊的著色器可能需要不止一張紋理數(shù)據(jù)，所以會(huì)出現(xiàn)多個(gè)采樣器，可以通過原版的代碼來分辨采樣器的作用。原版一般將以DiffuseSampler、Sampler0為變量名的sampler2D作為紋理的采樣器，以DepthSampler為變量名作為深度采樣器

著色器中，和顏色相關(guān)的變量一般是vec4類型，分別對(duì)應(yīng)Red（紅色）、Green（綠色）、Blue（藍(lán)色）、Alpha（不透明度）四個(gè)通道（有些可能為vec3，則對(duì)應(yīng)RGB三個(gè)通道）。和紋理坐標(biāo)一樣，每個(gè)顏色通道的值一般也都在0.0到1.0之間，和常用的0-255不同，檢測(cè)顏色時(shí)需要注意這一點(diǎn)。

原版著色器還有一種深度信息，在之后正式制作著色器的教程中會(huì)介紹。

全局量列表

下節(jié)預(yù)告：后處理著色器應(yīng)用篇

本篇教程描述比較簡(jiǎn)短，但內(nèi)容非常重要，編寫著色器時(shí)可能會(huì)因?yàn)橐恍┘?xì)節(jié)問題導(dǎo)致錯(cuò)誤，所以建議多次消化本篇教程。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的核心著色器，讀者可以通過拆包了解

下載地址：https://github.com/ShockMicro/CorePerspectiveModels

添加了一種在玩家手上和物品欄里顯示不同模型的方法。注意要把物品欄模型的紋理alpha通道設(shè)置為253，把手上物品模型的紋理alpha通道設(shè)置為254，將手上和物品欄中的模型放在一個(gè)模型文件中，并加上正確的紋理，把文件都放在正確的位置，即可使用