Shader开发（十四）介绍一下统一变量（Uniform Variable）

在前面的章节中，我们学会了使用顶点属性为每个顶点指定不同的数据，创造出绚彩虹三角形。但在实际的图形开发中，我们经常需要为整个网格设置相同的属性，比如统一的颜色、光照参数或变换矩阵。这时候，修改每个顶点的数据就显得既低效又繁琐。今天，我们将学习一种更高效的数据传递方式——统一变量（Uniform Variable）。

统一变量（Uniform Variable）是图形编程中从 CPU 向 GPU 传递数据的关键机制，尤其适合处理不变或全局数据。本文详细介绍统一变量的概念、与顶点属性的区别、在 GLSL 着色器中的声明和使用，以及在 openFrameworks 中从 C++ 代码设置值。通过示例，你将学会如何使用统一变量渲染纯色三角形，并理解其在实际项目中的优势。

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统一变量概述

在渲染管线中，使用顶点属性传递数据时，需要修改网格顶点，这是一个相对缓慢的过程，不适合每帧频繁更新（如玩家交互改变颜色）。为此，统一变量提供了一种高效替代：从 C++ 代码直接设置数据，无需更改顶点数据。根据引擎或图形 API（如 OpenGL），统一变量有时也被称为着色器常量、属性或参数。

统一变量（Uniform Variable）是着色器中的一种特殊变量类型，具有以下核心特征：

• 全局一致性：在整个绘制调用中保持相同值，不因顶点或片元而改变

• 高效传递：从CPU向GPU传递数据的最优化方式

• 动态更新：可以在每帧之间轻松修改，无需重建顶点缓冲区

• 无插值特性：不会在顶点间进行插值计算

💡 在不同的图形API和引擎中，统一变量可能被称为"着色器常量"、"着色器属性"或"着色器参数"，但本质都是相同的概念。

统一变量 vs 顶点属性

特性	统一变量 (Uniform)	顶点属性 (Vertex Attribute)
数据范围	整个绘制调用	每个顶点独立
内存使用	极少（一次存储）	较多（每顶点存储）
更新频率	每帧或按需	相对静态
插值行为	无插值	自动插值
适用场景	全局设置、动画参数	顶点特定数据
性能特点	高效传输	批量处理

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统一变量工作原理

GPU内存分布

CPU应用程序    →    GPU统一变量缓冲区    →    着色器程序
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