3.2 Vertex Shader Program

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3.2 Vertex Shader Program

Vertex shader program（顶点着色程序）和 Fragment shader program（片断着 色程序）分别被 Programmable Vertex Processor（可编程顶点处理器）和 Programmable Fragment Processo（可编程片断处理器）所执行。

顶点着色程序从 GPU 前端模块（寄存器）中提取图元信息（顶点位置、法向量、纹理坐标等），并完成顶点坐标空间转换、法向量空间转换、光照计算等操作，后将计算好的数据传送到指定寄存器中；然后片断着色程序从中获取需要的数据，通常为“纹理坐标、光照信息等”，并根据这些信息以及从应用程序传递的纹理信息（如果有的话）进行每个片断的颜色计算，后将处理后的数据送光栅操作模块。

图 10 展示了在顶点着色器和像素着色器的数据处理流程。在应用程序中设定的图元信息（顶点位置坐标、颜色、纹理坐标等）传递到 vertex buffer 中；纹理信息传递到 texture buffer 中。其中虚线表示目前还没有实现的数据传递。当前的顶点程序还不能处理纹理信息，纹理信息只能在片断程序中读入。

顶点着色程序与片断着色程序通常是同时存在，相互配合，前者的输出作为后者的输入。不过，也可以只有顶点着色程序。如果只有顶点着色程序，那么只对输入的顶点进行操作，而顶点内部的点则按照硬件默认的方式自动插值。例如， 输入一个三角面片，顶点着色程序对其进行 phong 光照计算，只计算三个顶点的光照颜色，而三角面片内部点的颜色按照硬件默认的算法（Gourand 明暗处理或 者快速 phong 明暗处理）进行插值，如果图形硬件比较先进，默认的处理算法较好（快速 phong 明暗处理），则效果也会较好；如果图形硬件使用 Gourand 明暗处理算法，则会出现马赫带效应（条带化）。

而片断着色程序是对每个片断进行独立的颜色计算，并且算法由自己编写， 不但可控性好，而且可以达到更好的效果。

由于 GPU 对数据进行并行处理，所以每个数据都会执行一次 shader 程序程序。即，每个顶点数据都会执行一次顶点程序；每个片段都会执行一次片段程序。

图 10 顶点着色器和像素着色器的数据处理流程