webgl - 如何理解WebGL中顶点数据在片元着色器中的映射关系？

Question

我想知道顶点经过一些处理后在片元着色器中的使用方式和映射关系，目前我梳理了以下知识，但是我不能肯定其中的一部分，详情见如下：

// 顶点数据            const positions = [                -0.5, -0.5,                0.0, -0.5,                0.0, 0.0            ];            ....            gl.enableVertexAttribArray(vertexPositionAttribute);            gl.vertexAttribPointer(vertexPositionAttribute, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);            // 绘制三角形            gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);

着色器的代码如下：

 <script id="vertex-shader" type="x-shader/x-vertex">        attribute vec4 aVertexPosition;        varying vec2 vColor;         void main() {            gl_Position = aVertexPosition;            vColor = (aVertexPosition.xy + vec2(1.0)) / 2.0;        }    </script>    <script id="fragment-shader" type="x-shader/x-fragment">        precision mediump float;        varying vec2 vColor;         void main() {            //这里解释了vColor顶点数据不仅仅只有传入的三个，而是顶点数据本身已经被插值了，变成了每个像素的位置            if(vColor.x>0.475)                gl_FragColor=vec4(vColor.x, 0.0, 0.0, 1.0);                else if(vColor.x>0.4)                gl_FragColor=vec4(0.0, vColor.x, 0.0, 1.0);                else                      gl_FragColor=vec4(1, 0.0, 0.0, 1.0);         }    </script>

问题是这个着色器中的这一行解释，如果说vColor只是从上面着色器传递了3个顶点数据过来，那么这三个值肯定不能产生如下图的分割效果，只有当vColor是实时的每个像素的位置，产生分割，所以我不理解这其中到底是一种什么样的变更。因为直觉给我的感觉就是vColor传递了几个数据就是几个数据...

下面是我对上面代码的一个分析：

我期望能够解答其中的vColor值是 顶点偏移后并在图元中插值后的数据 还是 只是顶点偏移后的数据。

Answer 1

在WebGL中，顶点数据在顶点着色器中被处理，并传递给片元着色器。顶点数据在顶点着色器中通常被转换成一个在裁剪空间中的位置，这个位置是相对于视口（viewport）的。然后，当WebGL绘制图元（如三角形）时，它会在顶点之间执行插值，以便为图元的每个片元（像素）生成一个位置。这就是你提到的“顶点数据本身已经被插值了，变成了每个像素的位置”。

在你提供的代码中，顶点着色器将顶点的位置从原始位置空间转换到裁剪空间，并且计算了一个vColor变量，该变量是顶点的x和y坐标的归一化版本。然后，这个vColor变量被传递到片元着色器。

在片元着色器中，vColor变量用于决定像素的颜色。由于vColor在顶点之间被插值，因此它的值不仅仅局限于顶点位置，而是覆盖了整个三角形。例如，如果三个顶点的vColor.x值分别是0.0、0.5和1.0，那么三角形的上半部分的vColor.x值将在0.0到0.5之间，下半部分的vColor.x值将在0.5到1.0之间。

因此，对于你的问题，“vColor值是顶点偏移后并在图元中插值后的数据 还是 只是顶点偏移后的数据？”答案是：vColor值是顶点偏移后并在图元中插值后的数据。这就是为什么你可以看到图像中的颜色渐变效果，因为vColor的值在三角形的每个片元上都被插值了。

你的分析图中的最后一个图很好地说明了这一点。你可以看到vColor.x的值是如何在三角形内部被插值的，从而导致了颜色的渐变效果。