顶点着色器如何传递给片段着色器

Question

在下面的顶点着色器中，我无法理解第 1 行和第 2 行给出的输出。

#version 450
out vec2 texcoord;
    
void main()
{
   texcoord    = vec2((gl_VertexID << 1) & 2, gl_VertexID & 2);  // Line 1
   gl_Position = vec4(texcoord * 2.0f - 1.0f, 0.0f, 1.0f);   // Line 2
}

Answer 1

这是一种使用单个三角形定义全屏四边形的方法。

全屏四边形可以绘制为两个三角形，也可以绘制为包含四边形的一个大三角形。 有关更多信息，请参见此处。

在您的示例中，将指示glDrawArrays函数绘制 3 个顶点，导致顶点着色器针对gl_VertexID 0、1 和 2 运行 3 次。这会产生以下数据：

gl_VertexID 0: texcoords(0.0F, 0.0F), gl_Position(-1.0F, -1.0F)
gl_VertexID 1: texcoords(2.0F, 0.0F), gl_Position( 3.0F, -1.0F)
gl_VertexID 2: texcoords(0.0F, 2.0F), gl_Position(-1.0F,  3.0F)

这在屏幕空间坐标中定义了一个三角形，从屏幕的左下角开始，然后向右（“超出屏幕”），最后到达左上角（“超出屏幕”）。 四边形的右上角位于三角形的斜边上。 相应地调整 UV 坐标。 在渲染四边形的片段之前，三角形的多余部分将被剪掉。

确切的计算如下：

我们可以假设此代码仅适用于gl_VertexID 0、1 和 2。

gl_VertexID & 2中的按位与清除除第二个以外的所有位，因此值 2 保持为 2，任何其他值变为 0。首先<< 1移位，只有gl_VertexID == 1变为 2 和任何其他值变为 0。

对于gl_Position ，纹理坐标从范围 [0, 2] 映射到 [-1, 3] 以获得三角形顶点的位置。

Answer 2

第1行计算纹理坐标（纹理图像中0..1范围内的U，V）。 它填充了texcoord变量，在这一行中定义为着色器的输出：

out vec2 texcoord;

第 2 行计算顶点位置，并更新预定义的全局变量gl_Position 。 然后，此变量可用作着色器的输出。

有关 opengl 预定义全局变量的更多信息： Built-in Variable (GLSL) 。
有关gl_position更多信息： 文档。

关于输出内容：
看起来 U 纹理坐标 ( (gl_VertexID << 1) & 2 ) 是 0 或 1，具体取决于gl_VertexID中的最低有效位，而 V 纹理坐标 ( gl_VertexID & 2 ) 是 0 或 1，具体取决于第二位的gl_VertexID 。
如果U为 1，则gl_Position x为 1，否则为 -1。 同样， y依赖于V
我不能说为什么应用程序要求那样。