GLSL 常用函数分类手册
以下是 GLSL 中常用函数的分类整理，适用于 GLSL ES 3.0+（OpenGL ES 3.0/WebGL 2 及以上版本）。按功能分为 7 大类：
1. 数学计算函数
| 函数 | 参数类型 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|---|
abs(x) | 所有标量/向量 | 绝对值 | abs(-2.5) = 2.5 |
sign(x) | 所有标量/向量 | 符号（-1, 0, 1） | sign(-3.0) = -1.0 |
floor(x) | 所有标量/向量 | 向下取整 | floor(2.7) = 2.0 |
ceil(x) | 所有标量/向量 | 向上取整 | ceil(2.1) = 3.0 |
round(x) | 所有标量/向量 | 四舍五入 | round(2.4) = 2.0 |
fract(x) | 所有标量/向量 | 小数部分 | fract(2.7) = 0.7 |
mod(x, y) | 所有标量/向量 | 取模运算 | mod(5.0, 3.0) = 2.0 |
min(x, y) | 所有标量/向量 | 最小值 | min(2.0, 5.0) = 2.0 |
max(x, y) | 所有标量/向量 | 最大值 | max(2.0, 5.0) = 5.0 |
clamp(x, min, max) | 所有标量/向量 | 限制在 [min, max] 区间 | clamp(10.0, 0.0, 1.0) = 1.0 |
mix(x, y, a) | 所有标量/向量 | 线性插值：x*(1-a) + y*a | mix(0.0, 10.0, 0.5) = 5.0 |
step(edge, x) | 所有标量/向量 | 阶跃函数：x >= edge ? 1.0 : 0.0 | step(0.5, 0.7) = 1.0 |
smoothstep(e0,e1,x) | 所有标量/向量 | 平滑过渡：x 在 [e0, e1] 间插值 | smoothstep(0.0,1.0,0.5)=0.5 |
2. 三角函数
| 函数 | 参数类型 | 说明 | 注意 |
|---|---|---|---|
sin(x) | 弧度 | 正弦 | 输入为弧度（非角度） |
cos(x) | 弧度 | 余弦 | 同上 |
tan(x) | 弧度 | 正切 | 同上 |
asin(x) | [-1,1] | 反正弦（返回弧度） | 返回值范围 [-π/2, π/2] |
acos(x) | [-1,1] | 反余弦（返回弧度） | 返回值范围 [0, π] |
atan(y, x) | 标量 | 反正切（返回弧度） | 正确处理所有象限 |
radians(x) | 角度 | 角度 → 弧度 | radians(180.0) = π |
degrees(x) | 弧度 | 弧度 → 角度 | degrees(π) = 180.0 |
3. 指数与对数函数
| 函数 | 参数类型 | 说明 |
|---|---|---|
pow(x, y) | 标量/向量 | 幂运算 x^y |
exp(x) | 标量/向量 | 自然指数 e^x |
exp2(x) | 标量/向量 | 2^x |
log(x) | 标量/向量 (x>0) | 自然对数 ln(x) |
log2(x) | 标量/向量 (x>0) | 以 2 为底的对数 |
sqrt(x) | 标量/向量 (x≥0) | 平方根 |
inversesqrt(x) | 标量/向量 (x>0) | 平方根倒数（高效） |
4. 几何函数
| 函数 | 参数类型 | 说明 |
|---|---|---|
length(v) | 向量 | 向量长度 |v| |
distance(a, b) | 向量 | 两点距离 |a-b| |
dot(a, b) | 同维度向量 | 点积 a·b |
cross(a, b) | vec3 | 叉积（仅 3D 向量） |
normalize(v) | 向量 | 单位化向量 v / |v| |
faceforward(n, i, n_ref) | 向量 | 确保法线朝向观察者 |
reflect(i, n) | 向量 | 反射向量：i - 2·dot(n,i)·n |
refract(i, n, eta) | 向量 + 标量 | 折射向量（eta=折射率比） |
5. 向量操作函数
| 函数 | 参数类型 | 说明 |
|---|---|---|
any(v) | bvec | 任意分量为 true 则返回 true |
all(v) | bvec | 所有分量为 true 则返回 true |
not(v) | bvec | 分量逻辑非 |
lessThan(a, b) | 数值向量 | 逐分量 < 比较，返回 bvec |
greaterThan(a, b) | 数值向量 | 逐分量 > 比较 |
equal(a, b) | 任意向量 | 逐分量 == 比较 |
vec4(v, a) | vec3 + 标量 | 扩展向量（如 vec3→vec4） |
6. 纹理采样函数
| 函数 | 说明 |
|---|---|
texture(sampler, uv) | 基础 2D 纹理采样 |
texture(sampler, uv, bias) | 带 LOD 偏置的采样（片段着色器） |
textureLod(sampler, uv, lod) | 指定 LOD 级别采样（顶点着色器可用） |
textureProj(sampler, projCoord) | 投影纹理采样（自动除 projCoord.w） |
textureOffset(sampler, uv, offset) | 带整数偏移的采样（如 offset=ivec2(1,0)） |
texelFetch(sampler, coord, lod) | 直接通过整数坐标获取纹素（不滤波） |
采样器类型：
sampler2D,samplerCube,sampler2DArray等。
7. 特殊函数
| 函数 | 说明 |
|---|---|
dFdx(p) / dFdy(p) | 求屏幕空间偏导数（片段着色器专用，用于计算梯度） |
noise(x) | 已废弃 旧版 GLSL 的噪声函数（现代 GPU 通常用自定义算法替代） |
使用说明
- 向量化操作：所有函数均支持标量和向量参数（如
sin(vec2)返回vec2）。 - 精度限定符：实际使用时需结合精度（
highp,mediump,lowp）。 - 纹理采样：WebGL 1 需用
texture2D，WebGL 2+ 统一为texture。
此手册覆盖 90% 常用场景，完整函数列表参考 GLSL ES 3.0 规范。