顶点输入描述
前言
在后面几章，我们将使用内存中的顶点缓冲区(vertex buffers)数据代替Shader中的硬编码数据。
我们将从最简单的方式开始，创建CPU可见缓冲区然后直接用 memcpy 将顶点数据复制进去。
之后我们将了解如何使用暂存缓冲区(staging buffers)将顶点数据复制进高性能显存中。
顶点着色器
首先我们需要改变顶点着色器的代码，不再包含硬编码的顶点数据。
顶点数据将从外部获取，通过in关键字：
#version 450
layout(location = 0) in vec2 inPosition;
layout(location = 1) in vec3 inColor;
layout(location = 0) out vec3 fragColor;
void main() {
gl_Position = vec4(inPosition, 0.0, 1.0);
fragColor = inColor;
}
inPosition 和 inColor 是顶点参数，是每个顶点在顶点缓冲中指定的属性。
我们之前提过，一个location只能放一个资源，所以我们的位置和颜色信息需要放在不同的location中。
注意 inPosition 是外部->顶点着色器，fragColor是顶点着色器->片段着色器，所以二者不冲突。
特殊的是，某些类型需要多个槽位，比如使用dvec3时，后一个变量的索引至少要高2：
layout(location = 0) in dvec3 inPosition;
layout(location = 2) in vec3 inColor;
您可以在 OpenGL wiki 中找到有关 layout 限定符的更多信息。
顶点数据
现在回到C++代码，我们要将顶点数据从着色器代码移动到C++程序代码的数组中。
首先导入 GLM 库头文件，此库包含线性代数所需的工具，比如向量和矩阵。 我们将使用这些类型来指定位置和颜色向量。
#include <glm/glm.hpp>
现在创建一个新的结构体Vertex用于存放顶点数据
struct Vertex {
glm::vec2 pos;
glm::vec3 color;
};
GLM 方便地为我们提供了与着色器语言中使用的向量类型完全匹配的 C++ 类型。
现在使用 Vertex 结构来指定顶点数据数组。
inline static const std::vector<Vertex> vertices = {
{{0.0f, -0.5f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}},
{{0.5f, 0.5f}, {0.0f, 1.0f, 0.0f}},
{{-0.5f, 0.5f}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}}
};
我们使用的位置和颜色值与之前完全相同，但现在它们组合成一个顶点数组，这被称为“交错顶点属性”。
下一步要告诉 Vulkan 这些数据上传到GPU内存后如何传递给顶点着色器。 我们需要两个结构体传达这些信息。
绑定描述
第一个结构体是 vk::VertexInputBindingDescription ，我们添加一个静态成员函数用于填充信息：
struct Vertex {
glm::vec2 pos;
glm::vec3 color;
static vk::VertexInputBindingDescription getBindingDescription() {
vk::VertexInputBindingDescription bindingDescription;
return bindingDescription;
}
};
顶点绑定描述结构体描述了从内存中通过顶点集合加载顶点的“速率”。 它规定了单个数据条目的字节数，以及要在每个顶点还是每个实例时读取一条数据。
bindingDescription.binding = 0;
bindingDescription.stride = sizeof(Vertex);
bindingDescription.inputRate = vk::VertexInputRate::eVertex;
我们把所有顶点数据都放在了一个数组中，所以我们只有一个绑定。
binding参数指定绑定数组的索引，stride参数则指定一个条目的字节数。
inputRate参数具有以下两种枚举值：
vk::VertexInputRate |
意义 |
|---|---|
eVertex |
在处理每个顶点时读取一条 |
eInstance |
在处理每个实例时读取一条 |
我们不会使用实例化渲染，因此使用每个顶点读取一条。实际我们每条数据就对应一个顶点。
属性描述
第二个结构体是 vk::VertexInputAttributeDescription ，它描述了如何处理顶点的输入数据。
我们依然添加一个静态成员函数：
// ......
static std::array<vk::VertexInputAttributeDescription, 2> getAttributeDescriptions() {
std::array<vk::VertexInputAttributeDescription, 2> attributeDescriptions;
return attributeDescriptions;
}
正如函数签名表示的那样，我们需要两个这样的结构。属性描述结构体描述了如何从绑定描述的数据块中获取需要的数据。
我们有两个属性，分别是位置position和颜色color，所以我们需要两个属性描述。
attributeDescriptions[0].binding = 0;
attributeDescriptions[0].location = 0;
attributeDescriptions[0].format = vk::Format::eR32G32Sfloat;
attributeDescriptions[0].offset = offsetof(Vertex, pos);
-
binding参数告诉 Vulkan 每个顶点数据来自哪个绑定。 -
location参数对应着色器中的layout(location = ...)。 -
format参数表示了数据的格式。奇怪的是需要使用颜色格式的枚举值。下面给出常见shader格式与颜色枚举的对应关系，你应该能够理解对应关系：
| Shader类型 | 颜色格式枚举 | 说明 |
|---|---|---|
float |
vk::Format::eR32Sfloat |
32位浮点数，刚好一个R32。 |
double |
vk::Format::eR64Sfloat |
64位浮点数，刚好一个R64。 |
vec2 |
vk::Format::eR32G32Sfloat |
两个32位浮点，对应RG双通道。 |
vec3 |
vk::Format::eR32G32B32Sfloat |
三个对应三通道。 |
vec4 |
vk::Format::eR32G32B32A32Sfloat |
四个对应四通道。 |
ivec2 |
vk::Format::eR32G32Sint |
S表示有符号，int表示类型。 |
uvec4 |
vk::Format::eR32G32B32A32Uint |
U表示无符号数。 |
offset参数指定了当前数据段的开始位置对应的偏移量，我们使用C/C++的标准宏offsetof获取偏移量信息。
色彩属性用类似的方式描述：
attributeDescriptions[1].binding = 0;
attributeDescriptions[1].location = 1;
attributeDescriptions[1].format = vk::Format::eR32G32B32Sfloat;
attributeDescriptions[1].offset = offsetof(Vertex, color);
注意这里的
format对应的是vec3。
管线顶点输入
我们现在需要设置图形管线的配置，让它接收这些数据。现在修改createGraphicsPipeline函数，找到vertexInputInfo变量并添加信息：
vk::PipelineVertexInputStateCreateInfo vertexInputInfo;
auto bindingDescription = Vertex::getBindingDescription();
auto attributeDescriptions = Vertex::getAttributeDescriptions();
// 使用setter自动代理数组，同时填充开始指针和数量两个成员变量
vertexInputInfo.setVertexBindingDescriptions(bindingDescription);
vertexInputInfo.setVertexAttributeDescriptions(attributeDescriptions);
最后
现在管线已准备好接受指定格式的顶点数据并将其传递给顶点着色器。
但是如果你启用验证层并运行，会看到它提示没有绑定顶点缓冲。下一节我们将创建顶点缓冲并将数据移入，保证GPU可以正常访问它。
如果你忘记重新编译着色器，可能没有报错。