图形学笔记 -- OPENGL 入门（几何着色器）
通过顶点着色器和片段着色器，可以将输入的顶点经过着色器的处理显示到屏幕上。 OpenGL 3.2 及更新的版本支持几何着色器，介于顶点着色器和片段着色器之间，几何着色器接收顶点着色器的输出作为输入，通过高效的几何运算，将数据输出到片段着色器。
本文源码 geometry.cpp
几何着色器入门
顶点着色器处理顶点，片段着色器处理每个小的片段，而几何着色器处理整个原语。第一行描述几何着色器处理的原语类型。
layout(points) in;
支持的原语类型如下，对应绘制命令类型：
- points - GL_POINTS (1 vertex)
- lines - GL_LINES, GL_LINE_STRIP, GL_LINE_LIST (2 vertices)
- lines_adjacency - GL_LINES_ADJACENCY, GL_LINE_STRIP_ADJACENCY (4 vertices)
- triangles - GL_TRIANGLES, GL_TRIANGLE_STRIP, GL_TRIANGLE_FAN (3 vertices)
- triangles_adjacency - GL_TRIANGLES_ADJACENCY, GL_TRIANGLE_STRIP_ADJACENCY (6 vertices)
实例中绘制类型为 GL_POINTS，此处使用 points。
输出类型
第二行描述着色的输出。通过处理，几何着色器能输出完全不同的几何体类型，生成的原语数也可以变化。
layout(line_strip, max_vertices = 2) out;
此行定义输出类型和最大输出顶点数。
支持的输出类型如下：
- points
- line_strip
- triangle_strip
类型虽然很少，但可以充分覆盖所有的原语类型。例如，三个顶点的 triangle_strip 相当于一个普通的三角形。
顶点输入
几何着色器中可通过 gl_in 数组访问顶点着色器中的变量 gl_Position，gl_in 为结构化的数组，具体如下：
in gl_PerVertex
{
vec4 gl_Position;
float gl_PointSize;
float gl_ClipDistance[];
} gl_in[];
顶点输出
几何着色器程序通过两个指定的函数产生原语：EmitVertex、EndPrimitive。每次调用 EmitVertex，顶点加入到当前原语中。 当添加完所有的顶点，几何着色器调用 EndPrimitive 产生原语。
void main() {
gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(-0.1, 0.0, 0.0, 0.0);
EmitVertex();
gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(0.1, 0.0, 0.0, 0.0);
EmitVertex();
EndPrimitive();
}
调用 EmitVertex 前，顶点属性应该赋值给变量 gl_Position，类似于顶点着色器中的赋值。
动态生成几何图形
void createGeometryShader() {
const char* geometryShaderSrc = GLSL(
layout(points) in;
layout(line_strip, max_vertices = 64) out;
in vec3 vColor[]; // Output from vertex shader for each vertex
in float vSides[];
out vec3 fColor; // Output to fragment shader
const float PI = 3.1415926;
void main() {
fColor = vColor[0]; // Point has only one vertex
//gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(-0.1, 0.0, 0.0, 0.0);
//EmitVertex();
//gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(0.1, 0.0, 0.0, 0.0);
//EmitVertex();
for (int i = 0; i <= vSides[0]; i++) {
// Angle between each side in radians
float ang = PI * 2.0 / vSides[0] * i;
// Offset from center of point (0.3 to accomodate for aspect ratio)
vec4 offset = vec4(cos(ang) * 0.3, -sin(ang) * 0.4, 0.0, 0.0);
gl_Position = gl_in[0].gl_Position + offset;
EmitVertex();
}
EndPrimitive();
}
);
g_geometryShaderId = glCreateShader(GL_GEOMETRY_SHADER);
glShaderSource(g_geometryShaderId, 1, &geometryShaderSrc, NULL);
glCompileShader(g_geometryShaderId);
}
几何着色器
如果需要重复绘制一个网格，像三维游戏中的立方体，则可以通过几何着色器使用相似的方式产生立方体，只是每一个产生的实例都是相同的。
最新的 WebGL 和 OpenGL ES 标准不在支持几何着色器，开发移动应用和 web 应用请不要使用几何着色器。
References
- [1] 几何着色器
- [2] LearnOpenGL CN 几何着色器
参考资料快照
参考资料快照
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