顶点渲染

概述

顶点渲染可在功能上取代传统的变换与光照阶段，它位于镶嵌阶段之后，剔除与裁剪阶段之前。镶嵌阶段结束后，便将一个顶点数据传递给顶点渲染器，顶点可能包含位置、纹理坐标、顶点颜色、法线等数据。顶点渲染器不能创建或删除顶点，它处理结束后至少要输出顶点中的位置数据。

背景

随着显卡的开发，3D图形程序在某些方面变得越发复杂。为了简化编程，一些新的特性被加入到显卡众，包括用顶点着色程序修饰渲染管线。起先，定点渲染程序是用汇编语言开发的，虽然汇编语言给予编程者很好的灵活性，但是很难用。需要一种用于GPU开发的高级语言，于是Cg应运而生。比起汇编来Cg易学，易编，易读，易懂。另外Cg适合更广泛的硬件和系统平台。Cg的编译器可以优化代码并且自动处理低级任务，这在汇编是不可能的。

细节

数据类型

Cg 有六种基本数据类型，一些来自于C语言。float(32位浮点)，half(16位浮点)，int（32位整型），fixed（12位浮点），bool（布林型），sampler（代表一个材质）。

Cg还有vector（矢量）和matrix（矩阵）数值类型由基本类型二来，比如float3和float4x4。这种数据类型在处理3D图形程序中常用到。Cg还有struct（结构）和array（数组）类型，和C的用法一样。

操作符

Cg 支持算术操作符和逻辑操作符，和C中用法相同。

函数

Cg 也有if/else，while和for。另外定义函数和C语言也有相似之处。

标准Cg库

和C相同，Cg有一些GPU编程常用到的函数。有些和C相同，比如数学函数，像abs和sin。另一些只在GPU程序中才用到，比如texture mapping函数tex 1D和tex 2D。

Cg实时库

Cg 程序只是顶点和象素着色程序，它需要其它一些程序来支持以便处理渲染程序的其它部分。Cg可以用两个API: OpenGL和DirectX。每一种都有其各自的Cg函数作为和Cg程序的接口，比如设置目前的Cg程序，传递参数之类的任务。除此之外，Cg的API还有编译和执行着色程序的能力。但是，它需要着色程序的源代码为text文件，以使API可读。这也被认为是一大缺点。

例子

// input vertex

struct VertIn {

float4 pos : POSITION;

float4 color : COLOR0;

};

// output vertex

struct VertOut {

float4 pos : POSITION;

float4 color : COLOR0;

};

// vertex shader main entry

VertOut main(VertIn IN, uniform float4x4 modelViewProj) {

VertOut OUT;

OUT.pos = mul(modelViewProj, IN.pos); // calculate output coords

OUT.color = IN.color; // copy input color to output

OUT.color.z = 1.0f; // blue component of color = 1.0f

return OUT;

}

与像素渲染区别

顶点渲染＆象素渲染

顶点渲染程序是一些小程序，描述如何将某个过程应用于场景中的多边形顶点。这些程序最多有128个指令，非常适用于模拟可变形的对象，如布、火、水和人脸等。开发人员也可以在场景中创造新的灯光效果。

像素渲染程序是一些小应用程序，描述帧缓冲中要应用到像素上的操作。像素渲染程序与顶点渲染程序的功能类似，但前者执行处理色彩和材质的操作，而不是处理几何体的操作。