4.2 顶点着色器 | 4. 着色器 | 游戏引擎浅入浅出

## 4.2 顶点着色器

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「游戏引擎 浅入浅出」是一本开源电子书，PDF/随书代码/资源下载： https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book 
```

顶点着色器的功能就是：对输入的顶点坐标进行处理，然后再输出。

### 1.简单的顶点着色器

我们来写一个简单的，实现上面所说功能的顶点着色器。

```glsl
#version 110

uniform mat4 u_mvp;

attribute vec3 a_pos;
attribute vec4 a_color;

varying vec4 v_color;

void main()
{
    gl_Position = u_mvp * vec4(a_pos, 1.0);
    v_color = a_color;
};
```

这个简单的着色器，将输入的vec3的顶点坐标，转换为vec4后输出。

### 2.顶点着色器语法

#### 2.1 版本限定

```glsl
#version 110
```
第一行表示当前Shader，需要的GLSL(OpenGL着色器语言)最低版本。

如果你的电脑，支持的OpenGL，达不到Shader要求的，那么这个Shader就无效。

不过一般在检测软件上只能看到OpenGL版本，看不到GLSL版本，这里提供对应关系表格。

|  OpenGL Version |  GLSL Version |
|---|---|
|2.0|1.10|
|2.1|1.20|
|3.0|1.30|
|3.1|1.40|
|3.2|1.50|
|>3.3|=OpenGL Version|

根据表格，第一行的 110 对应OpenGL 2.0，电脑上至少需要支持OpenGL 2.0才可以正常运行。

#### 2.2 统一变量

```glsl
uniform mat4 u_mvp;
```

`uniform` 用来修饰统一变量。<a id="antiCollectorAdTxt" href="https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book">「游戏引擎 浅入浅出」是一本开源电子书，PDF/随书代码/资源下载： https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book</a>

GPU是并行的，Shader是执行在GPU上的程序。

当我们需要绘制3个顶点，GPU将3个顶点数据，分摊到3个GPU逻辑单元并行处理，每个逻辑单元处理的不同的顶点坐标数据，称之为属性变量。

每个逻辑单元也会需要一些相同的数据，这些相同的数据，称之为统一变量。

#### 2.3 属性变量

```glsl
attribute vec3 a_pos;
attribute vec4 a_color;
```

属性变量，上面已经介绍了。

`vec3 vPos` 表示定义了 `vec3` 的变量 `vPos`。

`attribute` 表示这个变量，每执行一次Shader，都需要被赋值。

#### 2.4 输出变量

```glsl
varying vec4 v_color;
```

输出变量由`varying`关键字修饰，用于从顶点着色器，传递数据到片段着色器。

#### 2.5 函数逻辑

```glsl
void main()
{
    gl_Position = vec4(vPos, 1.0);
}
```

每个Shader都有入口函数 `main()`，顶点Shader主要工作就是：计算坐标。
得到坐标计算结果后，传给内置变量 `gl_Position`。

GPU拿到`gl_Position`，执行裁剪。

参考文档：
    Vertex Shader:
    https://www.khronos.org/opengl/wiki/Vertex_Shader#Inputs

OPENGL ES 3.0编程指南 第5章 OpenGL ES 着色语言