OpenGL学习随笔（四）-- 顶点着色器(VertexShader)

顶点着色器对顶点实现了一种通用的可编程方法。

顶点着色器的输入数据由下面组成：

• Attributes：使用顶点数组封装每个顶点的数据，一般用于每个顶点都各不相同的变量，如顶点位置、颜色等。

• Uniforms：顶点着色器使用的常量数据，不能被着色器修改，一般用于对同一组顶点组成的单个3D物体中所有顶点都相同的变量，如当前光源的位置。

• Samplers：这个是可选的，一种特殊的uniforms，表示顶点着色器使用的纹理。

• Shader program：顶点着色器的源码或可执行文件，描述了将对顶点执行的操作。

顶点着色器的输出数据是varying（易变）变量，在图元光栅化阶段，这些varying值为每个生成的片元进行计算，并将结果作为片元着色器的输入数据。从分配给每个顶点的原始varying值来为每个片元生成一个varying值的机制叫做插值。

顶点着色器数据的输入和输出可以参考下图：

顶点着色器可用于传统的基于顶点的操作，例如：基于矩阵变换位置，进行光照计算来生成每个顶点的颜色，生成或者变换纹理坐标。

另外因为顶点着色器是由应用程序指定的，所以你可以用来进行任意自定义的顶点变换。

下面是一个用OpenGL ES着色器语言编写的顶点着色器源码，这个顶点着色器使用一个position和跟它相关联的color数据作为输入数据，通过一个4×4矩阵变换位置，然后输出变换后的位置和颜色数据。

1.  // uniforms used by the vertex shader
2.  uniform mat4 u_mvpMatrix; // matrix to convert P from model
3.  // space to normalized device space.
4.
5.  // attributes input to the vertex shader
6.  attribute vec4 a_position; // position value
7.  attribute vec4 a_color; // input vertex color
8.
9.  // varying variables – input to the fragment shader
10. varying vec4 v_color; // output vertex color
11.
12. void main()
13. {
14.     v_color = a_color;
15.     gl_Position = u_mvpMatrix * a_position;
16. }

第2行代码定义了一个uniform变量u_mvpMatrix，mat4表示4×4浮点数矩阵，该变量存储了组合模型视图和投影矩阵。

第6和7行代码定义了顶点着色器的输入数据：Attributes，vec4表示包含了4个浮点数的向量，a_position是顶点位置属性，a_color是顶点颜色属性。

第10行代码定义了varying类型的变量v_color，varying是用于从顶点着色器传递到片元着色器的变量，v_color是顶点着色器的输出数据，存储了每个顶点的颜色。

第12-16行的main函数是顶点着色器和片元着色器的入口。

第14行读取了顶点着色器输入属性中a_color的值，并把它赋值给输出数据v_color。

第15行的gl_Position 是内置的varying变量，不需要声明，顶点着色器必须把变换后的位置赋值给它。

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