着色器(Shader)

定义

着色器(Shader)是运行在 GPU 上的程序,最初用于替代固定功能图形管线中的光照与着色计算,现已泛指 GPU 管线各可编程阶段的代码。常用编写语言包括 GLSL(OpenGL/Vulkan)、HLSL(DirectX)、MSL(Metal)和 WGSL(WebGPU)。

主要类型

• 顶点着色器:对每个顶点执行坐标变换。
• 片元/像素着色器:计算每个像素的最终颜色,承担光照、纹理采样等工作。
• 几何/细分着色器:在管线中生成或细分几何图元。
• 计算着色器(Compute Shader):脱离图形管线,直接把 GPU 当作通用并行处理器使用。

历史意义

2001 年前后可编程着色器的出现,把 GPU 从固定功能芯片变成可编程处理器;研究者随后用像素着色器伪装通用计算(GPGPU 早期形态),直接催生了 CUDA 等专用计算平台。

应用

实时渲染、后期特效、程序化纹理之外,计算着色器也广泛用于粒子模拟、图像处理和游戏内的 GPU 驱动管线。