Metal的顶点着色器 vertex shader

对于初次接触的人来说，Metal的很多概念都很模糊。

上一篇介绍到Metal的着色器分为三类，这篇来说一说其中的顶点着色器vertex shader。

要了解vertex shader，需要先了解软件管线。

什么事渲染管线

渲染管线（Render Pipeline）指的是图形渲染的整体过程，负责定义从顶点数据到像素输出的完整流程，包括顶点着色，光栅化，片元着色等。它规定了数据如何从输入的顶点、纹理和其他资源流经一系列固定和可编程阶段，最终生成屏幕上的像素。在Metal中顶点着色和片元着色是可编程阶段，对应vertex shader和fragment shader。

顶点阶段vertex shader

vertex shader的作用是坐标转换，vertex shader函数把纹理顶点映射到渲染坐标。

先看一张图，顶点着色器将视图上的输入坐标转换为独立于输入坐标的坐标：

渲染视图：

每个顶点renderedCoordinates都由4个值定义：x、y、深度和w坐标。现在不必关心后两个值（它们都具有相同的值），并且为了使x和y有意义，你必须想象轴穿过屏幕的正中心，其坐标为(0, 0)。因此renderedCoordinates屏幕边缘的坐标按以下顺序排列：

左下（-1.0， -1.0），右下（1.0， -1.0），左上（-1.0， 1.0），右上（1.0， 1.0）。

坐标归一化：

纹理像素坐标系的原点是从其左上角开始的，其坐标为（0, 0）。

顶点着色器将纹理顶点映射到其渲染纹理的视图的顶点。映射由renderedCoordinates(视图坐标空间中的位置)和textureCoordinates(纹理坐标空间中的位置)指定。

现在，textureCoordinates包含完全相同的点，但在纹理的坐标空间与视图的坐标空间不同，纹理像素坐标系的原点从其左上角开始，其坐标为（0， 0）。基本上它与日常看到的坐标系相同，x轴从左到右，y轴从上到下。因此textureCoordinates的边缘坐标将按以下顺序排列：

左下（0， 1.0），右下（1.0， 1.0），左上（0.0， 0.0），右上（1.0, 0.0）。

这个过程就是坐标归一化。