顶点数据的处理
本章简要介绍Sepc中顶点处理的固定功能，同时介绍应用程序图形管线如何将数据映射到顶点着色器。
绑定(Binding) 和 位置(Location)
binding与顶点缓冲区中的一个位置相关联，当调用vkCmdDraw*时，顶点着色器将从该位置开始读取数据，更改bindings不需要修改顶点着色器的代码。
下面是示例代码与bindings示例图：
// Using the same buffer for both bindings in this example
VkBuffer buffers[] = { vertex_buffer, vertex_buffer };
VkDeviceSize offsets[] = { 8, 0 };
vkCmdBindVertexBuffers(
my_command_buffer, // commandBuffer
0, // firstBinding
2, // bindingCount
buffers, // pBuffers
offsets, // pOffsets
);
下面举例根据输入数据设置binding和location的几种方法。
示例 A - 打包数据
每个顶点的属性数据：
struct Vertex {
float x, y, z;
uint8_t u, v;
};
管线创建信息：
const VkVertexInputBindingDescription binding = {
0, // binding
sizeof(Vertex), // stride
VK_VERTEX_INPUT_RATE_VERTEX // inputRate
};
const VkVertexInputAttributeDescription attributes[] = {
{
0, // location
binding.binding, // binding
VK_FORMAT_R32G32B32_SFLOAT, // format
0 // offset
},
{
1, // location
binding.binding, // binding
VK_FORMAT_R8G8_UNORM, // format
3 * sizeof(float) // offset
}
};
const VkPipelineVertexInputStateCreateInfo info = {
1, // vertexBindingDescriptionCount
&binding, // pVertexBindingDescriptions
2, // vertexAttributeDescriptionCount
&attributes[0] // pVertexAttributeDescriptions
};
GLSL 代码：
layout(location = 0) in vec3 inPos;
layout(location = 1) in uvec2 inUV;
示例 B - 填充和调整偏移
顶点数据不紧密打包且有额外填充(pad)：
struct Vertex {
float x, y, z, pad;
uint8_t u, v;
};
唯一的变化是在创建管线时调整偏移量：
1, // location
binding.binding, // binding
VK_FORMAT_R8G8_UNORM, // format
- 3 * sizeof(float) // offset
+ 4 * sizeof(float) // offset
为读取u、v设置正确的偏移量：
示例 C - 非交错数据
有时数据不是交错排列的，如：
float position_data[] = { /*....*/ };
uint8_t uv_data[] = { /*....*/ };
在这种情况下，将有 2 个绑定，并保持 2 个位置：
const VkVertexInputBindingDescription bindings[] = {
{
0, // binding
3 * sizeof(float), // stride
VK_VERTEX_INPUT_RATE_VERTEX // inputRate
},
{
1, // binding
2 * sizeof(uint8_t), // stride
VK_VERTEX_INPUT_RATE_VERTEX // inputRate
}
};
const VkVertexInputAttributeDescription attributes[] = {
{
0, // location
bindings[0].binding, // binding
VK_FORMAT_R32G32B32_SFLOAT, // format
0 // offset
},
{
1, // location
bindings[1].binding, // binding
VK_FORMAT_R8G8_UNORM, // format
0 // offset
}
};
const VkPipelineVertexInputStateCreateInfo info = {
2, // vertexBindingDescriptionCount
&bindings[0], // pVertexBindingDescriptions
2, // vertexAttributeDescriptionCount
&attributes[0] // pVertexAttributeDescriptions
};
GLSL 代码与示例 A 一样：
layout(location = 0) in vec3 inPos;
layout(location = 1) in uvec2 inUV;
示例 D - 2 个绑定和 3 个位置
这个示例展示了binding和location彼此相互独立，顶点数据按如下格式排布在两个缓冲区中：
struct typeA {
float x, y, z; // position
uint8_t u, v; // UV
};
struct typeB {
float x, y, z; // normal
};
typeA a[] = { /*....*/ };
typeB b[] = { /*....*/ };
着色器映射接口：
layout(location = 0) in vec3 inPos;
layout(location = 1) in vec3 inNormal;
layout(location = 2) in uvec2 inUV;
通过设置VkVertexInputBindingDescription和VkVertexInputAttributeDescription，仍然可以正确映射数据：
const VkVertexInputBindingDescription bindings[] = {
{
0, // binding
sizeof(typeA), // stride
VK_VERTEX_INPUT_RATE_VERTEX // inputRate
},
{
1, // binding
sizeof(typeB), // stride
VK_VERTEX_INPUT_RATE_VERTEX // inputRate
}
};
const VkVertexInputAttributeDescription attributes[] = {
{
0, // location
bindings[0].binding, // binding
VK_FORMAT_R32G32B32_SFLOAT, // format
0 // offset
},
{
1, // location
bindings[1].binding, // binding
VK_FORMAT_R32G32B32_SFLOAT, // format
0 // offset
},
{
2, // location
bindings[0].binding, // binding
VK_FORMAT_R8G8_UNORM, // format
3 * sizeof(float) // offset
}
};
示例 E - 理解输入属性的格式
VkVertexInputAttributeDescription::format容易引起混淆，该字段仅描述着色器读取的数据的大小和类型。
使用VkFormat的原因是因为它定义明确并且与顶点着色器的输入布局相匹配。
此例中，顶点数据只有 4 个浮点数：
struct Vertex {
float a, b, c, d;
};
按照format和 offset的设置方式读取的数据：
const VkVertexInputBindingDescription binding = {
0, // binding
sizeof(Vertex), // stride
VK_VERTEX_INPUT_RATE_VERTEX // inputRate
};
const VkVertexInputAttributeDescription attributes[] = {
{
0, // location
binding.binding, // binding
VK_FORMAT_R32G32_SFLOAT, // format - Reads in two 32-bit signed floats ('a' and 'b')
0 // offset
},
{
1, // location
binding.binding, // binding
VK_FORMAT_R32G32B32_SFLOAT, // format - Reads in three 32-bit signed floats ('b', 'c', and 'd')
1 * sizeof(float) // offset
}
};
在着色器中读取数据时，将正按照相应的格式读取：
layout(location = 0) in vec2 in0;
layout(location = 1) in vec2 in1;
// in0.y == in1.x
需要注意的是，in1是vec2类型，与输入属性VK_FORMAT_R32G32B32_SFLOAT并不完全匹配。根据Spec：
如果顶点着色器的分量较少，则会丢弃多余的分量。
因此在这种情况下，位置 1 ( d) 的最后一个分量将被丢弃并且不会被着色器读入。
分量指派
规范详细地解释了分量指派的细节，这里只做简单描述。
填写分量
VkVertexInputAttributeDescription中的每个location都有 4 个分量，正如上面的示例，当着色器输入的分量较少时，会丢弃format多余的分量。
VK_FORMAT_R32G32B32_SFLOAT有 3 个分量，而 vec2只有 2 个分量。
如果是相反的情况，规范指出：
如果格式不包含 G、B 或 A 分量，对于非 64 位数据类型的属性，将用 (0,0,1) 填充（根据格式使用 1.0f 或整数 1）。
这意味着：
layout(location = 0) in vec3 inPos;
layout(location = 1) in uvec2 inUV;
上面的例子将填充内容成这样：
layout(location = 0) in vec4 inPos;
layout(location = 1) in uvec4 inUV;
