Shader概念形成 GPU走上“邪路”

● Shader单元概念形成，GPU开始走上“邪路”

    面向图形计算，让GPU逐渐找到了自己的方向，这个方向就是给予用户更真更快地视觉体验，但是GPU架构也遇到一些问题亟待解决。首要问题就是，要实现更加复杂多变的图形效果，不能仅仅依赖三角形生成和固定光影转换。

    虽然当时游戏画面的提高基本上都是通过大量的多边形、更复杂的贴图来实现的。但是后期发展中，顶点和像素运算的需求量猛增。每个顶点都包含许多信息，比顶点上的纹理信息，散光和映射光源下表现的颜色，所以在生成多边形的时候带上这些附加运算，就可以带来更多的效果，但这也更加考验顶点和像素计算能力。研究人员发现，同硬件T&L仅仅实现的固定光影转换相比，VS和PS单元的灵活性更大。

    可编程模型与旧有的预定义模型是不同的。这种模型中，数据是透过virtual machine以一个类似于带有特殊汇编指令集的pre-arranged（事先安排好）程序进行处理的，程序员可以直接对其进行编程。

    凭借可编程几何管线和可编程像素管线，使用者可以自由的控制几何和像素的代码设计。这对于图形开发者是空前的，他们可以通过基本的着色器，利用开发工具，产生全新的、极具创造力的效果。也正是可编程管线的引入，为GPU发展翻开了新的篇章，GPU开始向SIMD处理器方向发展，凭借强大的并行处理性能，使得GPU开始用有了部分流式处理器特征。

UT2003已经模拟出比较真实的场景

    Shader概念的提出，意味着程序员可通过它们实现3D场景构建的难度大大降低。通过VS和PS的渲染，可以很容易的宁造出真实的水面动态波纹光影效果。此时DirectX的权威地位终于建成。

    Pixel Shader（顶点着色器）和Vertex Shader（像素着色器）硬件逻辑，真正支持像素和顶点的可编程。虽然当时可编程性很弱，硬件限制太多，顶点部分出现可编程性，像素部分可编程性有限。但这的确是硬件T&L之后PC图形技术的又一重大飞跃。3D娱乐的视觉体验也因此向接近真实迈进了一大步，波光粼粼的水面是那个时期用于演示Shader能力的典型DEMO，相比之下DirectX 7绘制的水面效果就单调得多。

    Shader单元概念提出之后，无论NVIDIA还是ATI，都在做强显卡前端（Setup Engine及其相关部分，如光栅器Rasterizer、设定Setup和顶点装配器Vertex Assembler）的同时，逐渐将竞争重点放在显卡核心部分——Pixel Shader（顶点着色器）和Vertex Shader（像素着色器），无论是Radeon 8500还是Geforce Ti 4200都内置的规格和频率更强的PS和VS单元。同时显卡的后端ROP（光栅化引擎，负责完成像素的输出）也逐渐强大，各种各样的多重采样AA模式和更高的抗锯齿模式逐步得以实现。