实践项目：https://github.com/JackieLong/OpenGL/tree/main/project_geometry_shader_test

在顶点着色器和片段着色器之间有一个可选的几何着色器。输入是一个图元的一组顶点（三角形的三个顶点），它能这组顶点变换为不同的图元，还可以生成更多的顶点。
点击查看【processon】
一个简单的几何着色器例子如下：

  2. #version 330 core
  4. // 输入的图元类型，不同类型也指定了图元包含的最少顶点数
  5. layout (points) in;                    // glDrawArrays(GL_POINTS, ...)时，输入的图元顶点，以下同理。
  6.                                     // 最少顶点数1。
  8. layout (lines) in;                    // GL_LINES、GL_LINE_STRIP，最少顶点数2。
  9. layout (lines_adjacency) in;        // GL_LINES_ADJACENCY、GL_LINE_STRIP_ADJACENCY，最少顶点数4。
  10. layout (triangles) in;                // GL_TRIANGLES、GL_TRIANGLES_STRIP、GL_TRIANGLES_FAN，最少顶点数3。
  11. layout (triangles_adjacency) in;    // GL_TRIANGLES_ADJACENCY、GL_TRIANGLE_STRIP_ADJACENCY，最少顶点数1。
  13. // 输出图元类型，max_vertices表示最大输出顶点数量，不会绘制超出的顶点。下面的数字仅仅是例子。    
  14. layout (points, max_vertices = 2) out;
  15. layout (line_strip, max_vertices = 4) out;
  16. layout (triangle_strip, max_vertices = 3) out;
  18. // ******************************
  19. // 这是前一着色阶段的输出
  20. in gl_Vertex
  21. {
  22.     vec4  gl_Position;
  23.     float gl_PointSize;
  24.     float gl_ClipDistance[];
  25. } gl_in[];        // 数组，一般图元都包含多于1个顶点
  26. // ******************************
  28. void main() {    
  29.     gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4(-0.1, 0.0, 0.0, 0.0); 
  30.     EmitVertex();    // 发射一个顶点
  32.     gl_Position = gl_in[0].gl_Position + vec4( 0.1, 0.0, 0.0, 0.0);
  33.     EmitVertex();    // 再发射一个顶点
  35.     EndPrimitive();    // 将发射的顶点按上面的输出类型，组成相应图元
  36. }

简单示例

这里展示一个顶点着色器、几何着色器、片段着色器三者联合使用的例子，绘制指令如下：

  1. //顶点数据：4个顶点，组成三个三角形，画出一个最简单的房子。
  2. float vertices_points[] =
  3. {
  4.     -0.5f,  0.5f,   1.0f, 0.0f, 0.0f, // 左上
  5.     0.5f,  0.5f,    0.0f, 1.0f, 0.0f, // 右上
  6.     0.5f, -0.5f,    0.0f, 0.0f, 1.0f, // 右下
  7.     -0.5f, -0.5f,   1.0f, 1.0f, 0.0f  // 左下
  8. };
  10. ......
  11. while(!glfwWindowShouldClose()){
  12.     ......
  13.     shader.use();
  14.     glBindVertexArray( VAO_points );
  15.     glDrawArrays( GL_POINTS, 0, 4 );    // 简单的绘制4个点。
  16.     ......
  17. }
  18. ......

输出结果如下，虽然绘制指令是绘制4个点，但是最终输出远不止4个顶点，而且还是三角形图元。
OpenGL_几何着色器（Geometry Shader） - 图1
顶点着色器代码如下：

  1. #version 330 core
  2. layout (location = 0) in vec2 aPos;
  3. layout (location = 1) in vec3 aColor;
  5. // 数据传递方式一：以接口块的方式传递数据到下一个着色器阶段（几何着色器）
  6. out VS_OUT{
  7.     vec3 color;
  8. } vs_out;
  10. // 数据传递方式二：
  11. out vec3 color;
  13. void main()
  14. {
  15.     vs_out.color = aColor;
  16.     color        = aColor;
  17.     gl_Position  = vec4(aPos.x, aPos.y, 0.0, 1.0); 
  18. }

几何着色器代码如下：

  1. #version 330 core
  3. // *******************************
  4. // 一、从上一个着色器阶段接收的输入数据
  5. // *******************************
  6. in VS_OUT{
  7.     vec3 color;
  8. } gs_in[];            // 注意都是数组，因为几何着色器接收的是组成一个图元的顶点数据，哪怕只有一个顶点，也是在数组中
  10. in vec3 color[];
  12. // *******************************
  13. // 二、指定接收的输入图元类型
  14. // *******************************
  15. layout(points) in;    // 几何着色器的输入是点图元。
  18. // *******************************
  19. // 三、指定接收的输入图元类型
  20. // *******************************
  21. layout(triangle_strip, max_vertices = 5) out;    // 几何着色器的输出图元是5个点构成的三角形带（就是一个简单房子形状）
  23. // *******************************
  24. // 四、指定输出到下以着色器阶段的数据
  25. // *******************************
  26. out vec3 fColor;    // 输出到片段着色器的数据
  28. void build_house(vec4 position)
  29. {
  30.     gl_Position = position + vec4(-0.2, -0.2, 0.0, 0.0);    // 1:左下
  31.     EmitVertex();        // 发射顶点，顶点将加入构建输出图元
  33.     gl_Position = position + vec4( 0.2, -0.2, 0.0, 0.0);    // 2:右下
  34.     EmitVertex();
  36.     gl_Position = position + vec4(-0.2,  0.2, 0.0, 0.0);    // 3:左上
  37.     EmitVertex();
  39.     gl_Position = position + vec4( 0.2,  0.2, 0.0, 0.0);    // 4:右上
  40.     EmitVertex();
  42.     fColor = vec3(1.0, 1.0, 1.0);                            // 指定绘制这个顶点时片段颜色
  43.     gl_Position = position + vec4( 0.0,  0.4, 0.0, 0.0);    // 5:顶部
  44.     EmitVertex();
  46.     EndPrimitive();        // 根据当前加入的所有顶点，绘制输出类型的图元，这里是一个三角形带。
  47. }
  49. void main() {    
  50.     //fColor = gs_in[0].color;
  51.     fColor = color[0];
  52.     build_house(gl_in[0].gl_Position);
  53. }

片段着色器代码如下：

  1. #version 330 core
  3. in vec3 fColor;
  5. out vec4 FragColor;
  7. void main()
  8. {
  9.     FragColor = vec4(fColor, 1.0);   
  10. }