2.4　顶点、三角形、片元

用户输入的物体，是以顶点的形式描述的，而顶点是以三角形的形式装配起来的。这里的三角形，就是原语（primitive）。

GL和Vulkan使用了类似的方法来描述三角形。先看GL的情况。GL提供了下面三个方式来描述三角形。

（1）GL_TRIANGLES，将所有的顶点，每三个一组形成一个三角形，n个顶点形成n/3个三角形。可能的索引序列是：[0 1 2]，[3 4 5]，[6 7 8]，…。

（2）GL_TRIANGLE_FAN，第0个顶点是所有的三角形共享的，n个顶点形成n-2个三角形。其可能的索引序列是：[0 1 2]，[0 2 3]，[0 3 4]，…。

（3）GL_TRIANGLE_STRIP也是n个顶点形成n-2个三角形，但是要复杂一些。三角形的三个顶点索引中，如果最大的索引是偶数i，组成三角形的顶点排列顺序：[i-2　i-1　i]，i≥2。如果当前三角形的序号是奇数，组成三角形的顶点排列顺序：[i-1　i-2　i]，i≥2。一个例子是：

[0 1 2]，最大索引2，偶数

[2 1 3]，最大索引3，奇数

[2 3 4]，最大索引4，偶数

…

之所以有这些规定，是为了保证所有的三角形都是按照相同的方向绘制的。所谓方向，就是顺时针或者逆时针（GL和Vulkan都由自己的接口来描述是顺时针还是逆时针）。在有些场景，三角形顶点的顺序非常重要，颠倒了顺序可能导致三角形被剔除。

相应地，Vulkan也实现了三个对应的枚举变量：

     VK_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLE_LIST
     VK_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLE_STRIP
     VK_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLE_FAN

除了三角形之外，有些图形系统里面（例如Chromium的合成器）还会使用到原语QUAD。QUAD其实就是两个三角形组成的一个矩形。

输入顶点经过原语组装（primitive assembly）得到三角形。光栅化（rasterization）引擎对三角形的顶点进行插值，生成三角形区域里面每一个点的信息。在没有多重采样的情况下，片元着色器（fragment shader）会给三角形区域里面的每一个点贴上相应的颜色。片元着色器每次操作的三角形的点，就是一个片元（fragment），这时候片元就是一个像素。如果有应用多重采样，则一个像素可能对应到多个片元（样本）。除非特别指出，本书讨论的都是没有使用多重采样的情况。

在GL里面，片元着色器输出到内置变量gl_FragColor。而Vulkan的一种可能的输出是：layout（location=0）out vec4 outFragColor。

如图2-6所示，顶点就是用x、y、z坐标描述的点。三角形是由三个顶点组成的。片元则是通过对三角形的顶点进行插值，生成的用来填充三角形内部区域的小方块。小方块经过片元着色器上色后，有了自己的颜色。

图2-6　顶点-三角形-片元