Vulkan Cookbook 第七章 3 编写曲面细分控制着色器

编写曲面细分控制着色器

细分是一个将几何划分为更小部分的过程。在图形编程中，它允许我们以更灵活的方式改进渲染对象的细节数量或动态地改变它们的参数，例如平滑度或形状。

是否启用是可选的。如果启用，则在顶点着色器之后执行。它有三个步骤，其中两个是可编程的。第一个可编程曲面细分阶段用于设置控制曲面细分执行方式的参数。我们通过编写指定曲面细分因子值的曲面细分控制着色器来完成此操作。

怎么做...

1.创建一个tesc扩展名的文本文件（例如，shader.tesc）。
2.文件的第一行插入#version 450。
3.定义将形成输出面片的顶点数：
     layout( vertices = <count> ) out;
4.定义从（写入）顶点着色器阶段提供的一组输入变量（属性）。
  1.使用位置布局（location layout）限定符和属性索引（index）定义其位置：
   layout( location = <index> )
2.提供in限定符
   3.指定输入变量的类型（例如vec3，float）
   4.提供输入变量的唯一名称
5.如有必要，定义一个输出变量，该变量将被传递（并插入，除非另有说明）到后面的流水线阶段。要定义每个输出变量：
   1.使用位置布局（location layout）限定符和属性索引（index）定义其位置：
  layout( location = <index> )
   2.提供out限定符
   3.指定输出变量的类型（例如Ivec2，Bool）
4.选择输出变量的唯一名称
   5.确保将其定义为unsized array
6.如有必要，定义与应用程序中创建的描述符资源相对应的uniform变量，可以在曲面细分控制阶段访问这些变量。要定义uniform变量：
1.通过布局限定符，指定描述符集的数量和可以访问给定资源的绑定号：
   layout (set=<set index>, binding=<binding index>)
   2.提供uniform限定符。
   3.指定输出变量的类型（例如sampler，image1D)
   4.定义变量的唯一名称。
7.创建一个void main()函数，其中：
   1.执行所需的操作。
   2.将输入变量传递给变量的输出数组（有或没有变换）。
3.通过gl_TessLevelInner变量指定内部曲面细分级别因子。
4.通过gl_TessLevelOuter变量指定外部曲面细分级别因子。
5.将处理过面片的顶点（可能已转换）的位置存储在gl_out[gl_InvocationID].gl_Positio变量中。

这个怎么运作...

曲面细分(Tessellation)着色器在Vulkan中是可选的; 我们不必使用它们。当我们想要使用它们时，总是需要使用曲面细分控制和曲面细分评估着色器。还需要在创建逻辑设备期间启用tessellationShader功能。

提示：当我们想在应用程序中使用曲面细分时，我们需要在逻辑设备创建期间启用tessellationShader功能，并且我们需要在图形管道创建期间指定曲面细分控制和评估着色器阶段。

细分阶段在面片上操作。面片是由顶点形成的，但是（与传统的多边形相反）每个面片可以有任意数量的顶点——从1到至少32。

曲面细分控制着色器，顾名思义，指定从面片形成的几何图形的细分方式。这是通过必须在着色器代码中指定的内部和外部曲面细分因子完成的。由内置gl_TessLevelInner []数组表示的内部因子指定如何对贴片的内部部分进行细分。外部因子（对应于gl_TessLevelOuter []内置数组）定义了如何对贴片的外边缘进行细分。每个数组元素对应于面片的特定边缘。

曲面细分控制着色器对输出补丁中的每个顶点执行一次。当前顶点的索引在内置gl_InvocationID变量中可用。只能写入当前处理的顶点（对应于当前调用），但着色器可以通过gl_in[].gl_Position变量访问输入片段的所有顶点。

曲面细分控制着色器的一个示例，它指定任意曲面细分因子并传递未修改的位置，如下所示：

#version 450 

layout( vertices = 3 ) out;
 
void main() { 
  if( 0 == gl_InvocationID ) { 
    gl_TessLevelInner[0] = 3.0; 
    gl_TessLevelOuter[0] = 3.0; 
    gl_TessLevelOuter[1] = 4.0; 
    gl_TessLevelOuter[2] = 5.0; 
  } 
  gl_out[gl_InvocationID].gl_Position = gl_in[gl_InvocationID].gl_Position; 
}

如同曲面细分着色器章节我们同样绘制一个三角形，使用如上曲面细分控制着色器和在之后曲面细分评估着色器章节中所写的曲面细分评估着色器的效果如下：