介绍 HeavyM 着色器，创建自己的视觉特效
导言
您有兴趣在 HeavyM 中创建自己的视觉效果吗？在本文中，我们将介绍着色器提供的令人兴奋的创作可能性。顺便问一下，什么是着色器？
着色器是一种在电脑显卡上运行的计算机程序。它可以让你快速操作显示在屏幕或视频投影仪上的数据：像素。
这是一项鲜为人知的技术，因为它被认为是抽象的，但着色器却与我们的日常生活息息相关。这些小型计算机程序可以逼真地模拟复杂的视觉效果，如雨、雾、光反射、物体浮雕等。因此，它们被广泛应用于视频游戏、需要特效的电影、电视机......以及数字艺术领域，也就是我们在此重点讨论的领域。
在 HeavyM 软件中，内置着色器提供了多种可能性。您还可以导入自己的着色器，从而无限增加组合的数量！
使用着色器的视频游戏示例我的世界
在投影映射表演中使用着色器的示例
第 1 部分：着色器技术
为了更好地理解着色器的概念，让我们以手工绘图为例。需要逐一绘制组成图形的元素。首先是几何图形，如圆形、矩形和线条，然后添加颜色。就像手工复制绘图一样，一步一步进行。有了着色器，这个过程就快多了，因为所有这些操作都是一次性完成的，就像用一个手势在纸上盖章一样。更棒的是，这个印章可以根据所给的信息（如时间、位置或纸张上已有元素的颜色）而改变。
着色器为什么快？
着色器是非常轻量级的程序，因为与包含几十万行代码的 HeavyM 等软件不同，着色器一般最多只有几百行代码。着色器的速度主要取决于允许其运行的硬件架构：显卡。要使用 HeavyM，您肯定要注意这一点，因为它能让软件提供的可能性成倍增加。
与逐个处理任务的电脑 CPU 不同，显卡的计算是并行进行的。显卡拥有多个小型处理器，而不是一个具有强大计算能力的处理器。这意味着它们可以同时执行任务。依靠这种并行化，着色器可以在几毫秒内完成复杂的图形计算。
着色器的优势：互动艺术
由于着色器的执行速度快，因此可以实时创建图像，即在看到图像的瞬间生成图像。实时一词是与预计算一词相对而言的，后者适用于逐帧渲染的视频文件。渲染计算非常耗时，可能需要数天时间！有了着色器，你就可以直接操作图像，就像在视频游戏中一样。交互式数字艺术依赖于这种实时原理，因为它允许你生成能对音乐或人的动作做出反应的视觉效果。要了解音乐与视觉效果相结合的两个表演实例，请参阅以下艺术家的作品 阿普歇双子星音乐会的 Weirdcore 或 诺诺塔克的表演.
着色器类型
着色器只不过是带有特定扩展名的文本文件。我们将看到着色器的不同类型。它们的共同点是都使用 GLSL 语言编码：OpenGL 着色语言。根据平台和硬件的不同，还有其他类型的着色器，但在此我们将重点介绍基于 OpenGL 的着色器。要在 HeavyM 中使用着色器，需要支持 OpenGL 2.0 的显卡。
像素着色器或片段着色器
片段着色器或像素着色器是一种着色器，其目的是单独计算每个像素的颜色。它将图像中每个像素的数据（位置、纹理坐标、颜色）作为输入，然后输出其颜色。
这些着色器是您在使用 HeavyM 时会感兴趣的。它们通常是 .FRAG 文件，如果是 ISF 格式，则是 .FS 文件。ISF 格式为 GLSL 着色器片段提供了一个标准，以便交互式应用程序能更轻松地解释这些片段。
顶点着色器
顶点着色器用于将输入峰值转换为像素。
它是一个 .VS 文件，有时与像素着色器伴生，具有相同的名称并位于同一文件夹中。
在哪里可以找到着色器？
在 HeavyM 中使用着色器并不需要懂编程。除了软件中已有的内置库外，还有一些平台可以查找新的着色器，而无需自己创建。着色器艺术家社区正在不断壮大，您经常可以免费使用他们分享的作品。
要查找 .FS.NET，请使用 .FS.NET： https://www.interactiveshaderformat.com/
要查找 .FRAG： http://glslsandbox.com/ 和 https://www.shadertoy.com/
警告：HeavyM 不支持 .FRAG。有必要将其转换为 .ISF，我们在下文中提供了转换方法。
请务必检查通常在着色器代码开头指定的许可中的使用权。如果没有特别说明，则默认适用版权，我们强烈建议您与程序作者讨论，如果您希望将其用于商业用途。
开发自己的着色器
如果要创建自己的着色器，我们建议您直接使用 ISF 格式，这样可以最大限度地兼容各种应用程序。本文的目的并不是学习 ISF 格式使用的语言 GLSL 代码。为此，我们建议您阅读内容非常全面的 .NET 网站：
- https://thebookofshaders.com/ 为 GLSL 语言
- https://docs.isf.video/ 用于 ISF 格式
不过，要开始使用，请随时访问 ISF 网站并修改现有的着色器。通过该互动网站，您可以实时查看对着色器所做的修改。您也可以从基本模板开始。
创建和编辑着色器的主要缺点是没有错误反馈。当出现设计问题时，着色器不会运行或显示任何内容。这样就很难找到错误的根源。因此，必须严格编写代码。
第 2 部分：HeavyM 中的着色器
HeavyM 软件内置的视觉效果库中有几百种本地着色器。根据所使用的功能，软件可使用多种类型的特效。
图形效果着色器
点击界面右侧的红色图标，就可以进入自动适应绘制图形的效果类别。这些效果与左侧图层面板中的组相关联。一个组中的所有形状都具有相同的外观。如果要为不同的形状设置不同的效果，则需要创建其他组并将形状添加到这些组中。
目前无法在此类别中添加或修改现有的特效着色器。
图像生成着色器
在通过右侧垂直工具栏上的白色图标进入的面板中，添加图像生成着色器作为源。这些着色器需要创建一个播放器才能显示。点击目标图标，将源链接到播放器。图像生成着色器没有默认的持续时间，因为它是一个循环运行的程序。不过，您可以更改源的显示持续时间。
处理玩家的着色器
你可以对播放器应用图像处理特效。为此，请选择播放器，然后在左下角的属性中使用 + 按钮添加特效。特效会一个接一个地添加。每个播放器都是独立的，因此不同播放器的源和处理效果都会不同，即使播放器在同一个组中也是如此。
在序列上处理着色器
图像处理着色器也可应用于整个视频输出。这些效果是相对于序列而言的。要为序列添加处理效果，请单击齿轮并使用 + 按钮添加着色器。序列上的处理效果与播放器上的处理效果相同。
序列上的过渡着色器
转场也与序列相关，并应用于整个视频输出。默认情况下，应用的过渡是 0.20 秒的淡入淡出。通过点击序列的齿轮可在菜单中修改该转场。转场只应用于序列的输入。
导入着色器
我们看到，HeavyM 中主要有两大类着色器：生成着色器和处理着色器。HeavyM 可以轻松组合这两类着色器。HeavyM 在每个着色器选择窗口的库选项卡中提供了默认着色器。所有这些着色器都是 .FS，因此符合 ISF 标准。要在 "我的着色器 "选项卡中导入自己的着色器，必须遵守这一标准。这样就可以通过 HeavyM 的界面轻松修改着色器的参数。
您想将其他着色器格式导入 HeavyM？使用此工具转换着色器非常简单：桌面 ISF 编辑器（Windows 测试版/Mac）具有 "从 GLSL 沙盒导入 "和 "从 Shadertoy 导入 "功能。
最后，如果您想详细了解 ISF 格式的架构，以便创建自己的格式，我们建议您查看 ISF 格式文档：https://docs.isf.video/
第 3 部分：控制着色器
着色器可实现实时视觉效果，无需经过渲染阶段即可实时修改。以下是控制特效和创建交互式视觉效果的各种可能性。
单击源图标上的齿轮可以修改着色器参数。数值标度在 0 和 100 之间标准化，并不对应特定单位。HeavyM 提供了不同的参数变化模式，点击每个着色器参数旁边的箭头即可找到。
固定值模式
这是默认模式，可以用鼠标更改数值。缺点是一次只能更改一个参数。您也可以用键盘输入数值。
价值生成器
HeavyM 提供 7 种数值发生器，可以自动修改着色器的参数。这些都是 LFO（低频振荡器）类型的发生器，与音乐软件或合成器中的发生器类似。每个发生器都有两种动画模式：BPM 或时间模式。BPM 模式与界面右下方的总节奏（以节拍器图标表示）相连。时间模式允许你定义一个独立于总 Tempo 的频率。
通过合理分析进行控制
界面右下方是声音分析模块。它可以检测 3 个不同频率范围的振幅变化：低音 中音 高音。您可以在着色器参数的变化模式中找到这些值的变化。
MIDI控制
您希望同时手动控制几个参数？使用 MIDI 协议。市场上有很多 MIDI 音乐控制器。它们都与 HeavyM 兼容。通过界面右上角的橙色图标，在配置窗口中连接硬件。然后，通过 MIDI 学习模式可以配置着色器参数与硬件按键之间的链接。
总结
着色器提供了无限的创意可能性。只需点击几下，这些程序就能让你发挥显卡的威力。您的电脑可以让您轻松使用生成艺术，即通过算法创作作品。许多数字艺术家都使用这种技术，例如安托万-施密特（Antoine Schmidt）、米格尔-谢瓦利埃（Miguel Chevalier）、维拉-莫尔纳尔（Vera Molnár）、杜振军（Du Zhenjun）、丹尼尔-罗津（Daniel Rozin...
通过 HeavyM，我们发现使用和控制着色器非常简单。将它们无限组合，创造出自己的视觉效果和个性！
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