图元 (Primitive)

OpenGL 中的"图元"（Primitive）有两个相关但不同的含义：

1. 图元类型：OpenGL 解释顶点流的方案，如 GL_POINTS、GL_TRIANGLES
2. 基础图元：顶点流解释后的结果，即图元组装产生的有序图元序列

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顶点流

顶点流是有序顶点列表，来源取决于图元组装发生的位置：

来源	说明
顶点渲染命令	由顶点规范定义，经顶点着色器处理
曲面细分	TES 执行后，图元类型由抽象面片类型定义
几何着色器	图元类型由 GS 指定

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点图元

GL_POINTS 将每个顶点解释为一个点。映射了纹理的点常称为"点精灵"（Point Sprite）。

点被光栅化为屏幕对齐的正方形，大小可由两种方式指定：

1. 着色器输出：启用 GL_PROGRAM_POINT_SIZE 后，使用 gl_PointSize
2. 上下文状态：使用 glPointSize() 函数

注意

点大小必须大于 0，否则行为未定义。实际大小会被钳制到实现定义的范围。

点片段输入

片段着色器可使用 vec2 gl_PointCoord 获取片段在点内的相对位置 [0, 1]：

• GL_LOWER_LEFT：(0, 0) 在左下角
• GL_UPPER_LEFT：(0, 0) 在左上角（默认）

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线图元

类型	说明
GL_LINES	每 2 个顶点一条线，奇数顶点时忽略最后一个
GL_LINE_STRIP	相邻顶点连线，n 个顶点产生 n-1 条线
GL_LINE_LOOP	同线带，首尾顶点也连线，n 个顶点产生 n 条线

线被光栅化为统一宽度的屏幕对齐四边形。

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三角形图元

三角形由 3 个顶点组成，是顶点数最少的 2D 形状，保证是平面的。

类型	说明
GL_TRIANGLES	每 3 个顶点一个三角形
GL_TRIANGLE_STRIP	每 3 个相邻顶点一个三角形，n 个顶点产生 n-2 个三角形
GL_TRIANGLE_FAN	第一个顶点固定，每 2 个相邻顶点与它构成三角形

三角形带示例

索引:        0 1 2 3 4 5 ...
三角形:      {0 1 2}
               {1 2 3}  绘制顺序 (2 1 3) 保持正确缠绕
                 {2 3 4}
                   {3 4 5}  绘制顺序 (4 3 5)

三角形扇示例

索引:        0 1 2 3 4 5 ...
三角形:      {0 1 2}
             {0 2 3}
             {0 3 4}
             {0 4 5}

三角形朝向

缠绕顺序（Winding Order）决定三角形的朝向，用于：

• 背面剔除
• 模板测试
• 片段着色器中的面朝向判断

提示

朝向仅对三角形光栅化有意义。非三角形图元类型都被视为正面。

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四边形（已弃用）

已弃用

四边形图元在 OpenGL 3.1+ 核心配置中已移除。

类型	说明
GL_QUADS	每 4 个顶点一个四边形
GL_QUAD_STRIP	相邻边构成下一个四边形

四边形通常被光栅化为两个三角形，可能导致插值伪影。

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邻接图元

邻接图元专用于几何着色器，提供额外顶点数据：

• GL_LINES_ADJACENCY
• GL_LINE_STRIP_ADJACENCY
• GL_TRIANGLES_ADJACENCY
• GL_TRIANGLE_STRIP_ADJACENCY

这些模式允许 GS 访问相邻图元的顶点数据。

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面片 (Patches)

GL_PATCHES 仅在曲面细分激活时使用。每个面片的顶点数由 glPatchParameteri() 设置：

glPatchParameteri(GL_PATCH_VERTICES, v);

系统将每 v 个顶点解释为一个面片，经曲面细分后转换为点、线或三角形。

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引发顶点 (Provoking Vertex)

输出图元中的一个顶点被指定为"引发顶点"，具有特殊意义：

• 使用 flat 插值时，只有引发顶点的输出被使用
• 片段从引发顶点获取 flat 变量

void glProvokingVertex(GLenum provokeMode);

模式：

• GL_FIRST_VERTEX_CONVENTION
• GL_LAST_VERTEX_CONVENTION（默认）

各图元的引发顶点

图元类型	首顶点约定	末顶点约定
GL_POINTS	i	i
GL_LINES	2i-1	2i
GL_LINE_STRIP	i	i+1
GL_TRIANGLES	3i-2	3i
GL_TRIANGLE_STRIP	i	i+2
GL_TRIANGLE_FAN	i+1	i+2

面片注意

面片没有引发顶点。曲面细分输出的图元的引发顶点是实现定义的，使用 flat 插值需谨慎。

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图元重启

设置图元重启索引后，当顶点流中遇到该索引时，图元解释将被重置：

glEnable(GL_PRIMITIVE_RESTART);
glPrimitiveRestartIndex(index);

该索引处的顶点数据不会被处理，也不会插入顶点流。

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另见

• 顶点规范
• 顶点渲染
• 曲面细分
• 几何着色器