将无符号整数输入属性传递给顶点着色器

Posted 2023-02-16

【中文标题】将无符号整数输入属性传递给顶点着色器

【英文标题】：Passing unsigned int input attribute to vertex shader

【发布时间】：2019-09-09 12:54:20

【问题描述】：

在一个典型的顶点数组缓冲区构建中，我试图将一个无符号整数属性与其他经典属性（顶点、法线、纹理坐标...）一起传递。然而，这个属性的值最终出现了某种错误：我不确定该值是错误的还是该属性根本没有设置。

从一个简单的例子开始，假设我定义了以下 C++ 输入结构：

struct buffer_data_t

    glm::vec3 vertex;
    glm::vec3 normal;
    glm::vec2 texCoords;
;

准备我的顶点数组如下所示：

// Assume this 'shader.attribute(..)' is working and returns the attribute's position
unsigned int shadInputs[] = 
    (unsigned int)shader.attribute("VS_Vertex"),
    (unsigned int)shader.attribute("VS_Normal"),
    (unsigned int)shader.attribute("VS_TexCoords"),
;

glGenBuffers(1, &glBuffer);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, glBuffer);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, vertice.size() * sizeof(buffer_data_t), &vertice[0], GL_STATIC_DRAW);
glGenVertexArrays(1, &glArray);
glBindVertexArray(glArray);

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, glBuffer);
    glVertexAttribPointer(shadInputs[0], 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 0));
    glVertexAttribPointer(shadInputs[1], 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 1));
    glVertexAttribPointer(shadInputs[2], 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 2));
    glEnableVertexAttribArray(shadInputs[0]);
    glEnableVertexAttribArray(shadInputs[1]);
    glEnableVertexAttribArray(shadInputs[2]);

glBindVertexArray(0);

顶点着色器输入会这样定义：

in vec3 VS_Vertex;
in vec3 VS_Normal;
in vec2 VS_TexCoords;

另外，为了我的例子，假设我的片段着色器中有一个纹理采样器，可以在其上使用这些输入 TexCoords：

uniform sampler2D ColourMap;

介绍我的问题

到目前为止一切顺利，通过上面的代码，我可以成功渲染纹理基元。现在我想根据要渲染的面部选择不同的颜色贴图。为此，我想引入一个 index 作为顶点属性的一部分。变化是：

C++ 数据结构：

struct buffer_data_t

    glm::vec3 vertex;
    glm::vec3 normal;
    glm::vec2 texCoords;
    unsigned int textureId; // <---
;

准备顶点数组：

unsigned int shadInputs[] = 
    (unsigned int)shader.attribute("VS_Vertex"),
    (unsigned int)shader.attribute("VS_Normal"),
    (unsigned int)shader.attribute("VS_TexCoords"),
    (unsigned int)shader.attribute("VS_TextureId"),
;

// ...

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, glBuffer);
glVertexAttribPointer(shadInputs[0], 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 0));
glVertexAttribPointer(shadInputs[1], 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 1));
glVertexAttribPointer(shadInputs[2], 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 2));
glVertexAttribPointer(shadInputs[3], 1, GL_UNSIGNED_INT, GL_FALSE, sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 2 + sizeof(glm::vec2))); // <---
glEnableVertexAttribArray(shadInputs[0]);
glEnableVertexAttribArray(shadInputs[1]);
glEnableVertexAttribArray(shadInputs[2]);
glEnableVertexAttribArray(shadInputs[3]);

然后顶点着色器定义新的输入，以及一个“平面”输出

in vec3 VS_Vertex;
in vec3 VS_Normal;
in vec2 VS_TexCoords;
in unsigned int VS_TextureId;

...

out flat unsigned int FS_TextureId;

片段着色器调整为输入平面，并且（再次为了示例）颜色图现在是我们可以从中选择的数组：

...
uniform sampler2D ColourMaps[2];
in flat unsigned int FS_TextureId;
...
texture2D(ColourMaps[FS_TextureId], ... );

这些更改不起作用，特别是因为顶点着色器输入属性“VS_TextureId”。我能够证明这一点（并找到解决方法），方法是不使用 unsigned int 类型，而是求助于 vec2（或 vec3，无论哪种方式都可以）。那就是：

VS：

in vec2 VS_TextureId;
out flat int FS_TextureId;
FS_TextureId = int(VS_TextureId.x);

FS：

in flat int FS_TextureId;
texture2D(ColourMaps[FS_TextureId], ... );

我的假设

我猜这是有问题的线路，虽然我不知道如何/为什么：

glVertexAttribPointer(shadInputs[3], 1, GL_UNSIGNED_INT, GL_FALSE, sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 2 + sizeof(glm::vec2)));

注意：我检查了 'shader.attribute("VS_TextureId")' 的结果，它是正确的，这意味着顶点着色器中的属性已经定义好并找到了。

你能看出问题出在哪里吗？

【问题讨论】：

仅供参考：不透明类型数组（如采样器）的索引必须是动态统一值。而FS_TextureId不是一（除非渲染命令中的每个三角形都获得相同的值）。

【参考方案1】：

如果你想用一个整数数据类型指定属性数组，那么你必须使用glVertexAttribIPointer（关注函数名中间的I），而不是比glVertexAttribPointer.

见OpenGL 4.6 API Core Profile Specification; 10.2. CURRENT VERTEX ATTRIBUTE VALUES; page 348

VertexAttribI* 命令指定有符号或无符号定点值 分别存储为有符号或无符号整数。这样的值被称为纯整数。

...

所有其他 VertexAttrib* 命令指定直接转换为内部浮点表示形式的值。

这意味着顶点属性的规范必须是：

//glVertexAttribPointer(shadInputs[3], 1, GL_UNSIGNED_INT, GL_FALSE, 
//    sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 2 + sizeof(glm::vec2))); 
glVertexAttribIPointer(shadInputs[3], 1, GL_UNSIGNED_INT,
    sizeof(buffer_data_t), (void*)(sizeof(glm::vec3) * 2 + sizeof(glm::vec2)));

---

一般来说，你尝试的韭菜不是这样的。采样器数组的索引必须是“动态统一的”。这意味着所有片段的索引必须是“相同的”（例如常量或统一变量）。

见GLSL 4.60 Specification - 4.1.7. Opaque Types (page 33)

纹理组合采样器类型是不透明类型，其声明和行为与上述不透明类型相同。当在着色器中聚合成数组时，只能使用动态统一的积分表达式对它们进行索引，否则结果是不确定的。 [...]

我建议使用单个 TEXTURE_2D_ARRAY 纹理，而不是 TEXTURE_2D 纹理数组。见Texture。 在这种情况下，您可以使用 3 维浮点纹理坐标。

【讨论】：

天哪！谢谢，我知道它一定是小而愚蠢的东西！在将您的答案标记为已接受之前，我将尝试您的修复（尽管我确信它会证明可以解决问题）。再次感谢您！

@Smoove 对不起，我没有把问题读到最后，我只是读到了顶点规范。阅读对您的问题的评论（@NicolBolas）。您尝试实现的目标并非如此。我建议使用TEXTURE_2D_ARRAY

实际上我对@NicolBolas 的评论感到困惑——我只是按照你的建议尝试使用 IPointer，现在一切正常（就像以前的解决方法一样）——这意味着我确实能够选择不同的基于该属性的纹理，在同一个渲染过程中（当然，给定的面，也就是顶点三元组具有相同的纹理索引）

@Smoove 我明白了。您使用哪个硬件和 OpenGL 版本？

@Smoove 硬件供应商经常超出规范，分别提供扩展，这些扩展还不是标准的一部分。规范在这一点上很清楚，它说如果FS_TextureId 是一个输入变量，那么ColourMaps[FS_TextureId] 是未定义的。但请注意，它并没有说它不允许工作。