顶点Shader中的思维进阶之路——URP Shader分析

2023-12-13 20:53:59

在URP渲染管线中，SimpleLit着色器扮演着至关重要的角色，而Vertex Shader则是这一着色器的重要组成部分。今天，让我们继续深入Vertex Shader的世界，了解其工作原理和数据流，为构建更复杂Shader打下坚实的基础。

首先，简单回顾一下Vertex Shader的主要职责。它主要处理三个重要任务：

顶点变换： 将顶点从模型空间转换到裁剪空间。
应用变换矩阵： 将顶点坐标乘以模型、视图和投影矩阵，完成从模型空间到裁剪空间的变换。
传递顶点数据： 将顶点数据（如位置、法线、颜色等）传递给片段着色器，以便进行进一步处理。

在代码层面，Vertex Shader通常由以下几部分组成：

输入变量： 包括顶点坐标、法线、颜色等。
uniform变量： 包括变换矩阵、光照信息等。
Varying变量： 这些变量在Vertex Shader和片段着色器之间传递。
顶点处理代码： 包括变换矩阵的应用、光照计算等。

让我们通过一个简单的Vertex Shader代码示例来理解它的运作方式：

// 输入顶点坐标
in vec3 position;

// uniform变换矩阵
uniform mat4 modelMatrix;
uniform mat4 viewMatrix;
uniform mat4 projectionMatrix;

// varying变量，传递给片段着色器
varying vec3 worldPosition;
varying vec3 normal;

void main() {
    // 将顶点从模型空间转换到裁剪空间
    vec4 clipPosition = projectionMatrix * viewMatrix * modelMatrix * vec4(position, 1.0);

    // 将顶点位置传递给片段着色器
    worldPosition = (modelMatrix * vec4(position, 1.0)).xyz;

    // 将法线从模型空间转换到世界空间
    normal = normalize((modelMatrix * vec4(normal, 0.0)).xyz);

    // 设置最终的顶点位置
    gl_Position = clipPosition;
}