opengl - 顶点和片段着色器如何在 OpenGL 中通信？

Question

我真的不明白片段着色器是如何工作的。

我知道

顶点着色器每个顶点运行一次

片段着色器每个片段运行一次

由于片段着色器不是按顶点工作而是按片段工作，它如何将数据发送到片段着色器？顶点的数量和碎片的数量不相等。

它如何决定哪个片段属于哪个顶点？

Answer 1

为了理解这一点，您需要考虑整个渲染管道。顶点着色器的输出(除了特殊的输出 gl_Position )作为顶点的“关联数据”传递到管道中的下一个阶段。

虽然顶点着色器一次只处理一个顶点，根本不关心图元，但管道的进一步阶段确实考虑了图元类型(和顶点连接信息)。这就是通常所说的“原始组装”。现在，我们仍然拥有由 VS 生成的带有关联数据的单个顶点，但我们也知道哪些顶点被组合在一起以定义基本图元，如点(1 个顶点)、线(2 个顶点)或三角形(3顶点)。

在光栅化期间，为属于图元的输出像素光栅中的每个像素位置生成片段。这样做时，定义原始数据的顶点的相关数据可以在整个原始数据上进行插值。在一行中，这相当简单:完成了线性插值。让我们用一些相关联的输出向量 v 来调用端点 A 和 B，这样我们就有了 v_A 和 v_B。穿过这条线，我们得到 v(x)=(1-x) * v_A + x * v_B 在每个端点的内插值，其中 x 在 0(在点 A)到 1(在点B)。对于三角形，使用所有 3 个顶点的数据之间的重心插值。因此，虽然顶点和片段之间没有 1:1 映射，但 VS 的输出仍然定义了 FS 的相应输入的值，只是不是以直接方式，而是通过跨使用的原始类型的插值间接定义。

到目前为止我给出的公式有点简化。实际上，默认情况下会应用透视校正，有效地通过以考虑透视失真效果的方式修改公式。这只是意味着插值应该像它在对象空间中线性应用一样(在应用投影失真之前)。例如，如果你有一个透视投影和一些不平行于图像平面的图元，在屏幕空间向右移动 1 个像素确实意味着在真实物体上移动一个可变距离，这取决于实际点到的距离相机平面。

您可以通过对 GLSL 中的 noperspective/in 变量使用 out 限定符来禁用透视校正。然后，按照我的描述使用线性/重心插值。

您还可以使用 flat 限定符，这将完全禁用插值。在这种情况下，只有一个顶点(所谓的“激发顶点”)的值用于整个图元的所有片段。整数数据永远不能由 GL 自动插值，并且在发送到片段着色器时必须被限定为 flat。