游戏中着色器技术的概述/展示及其用途

Question

我正在寻找资源，可以帮助我更好地理解游戏中着色器的用途、能够完成哪些任务，甚至更为重要的是，哪些任务无法完成。 我已经了解了图形管线如何工作，也使用GLSL制作了一些非常基本的着色器（主要是用于替换固定功能管线），但我仍然不完全理解哪些任务只能使用自定义着色器，哪些任务可以更有效地完成等。 我已经找到了某些技术的示例，尤其是照明方面，但我正在寻找更高级的用法概述。

当然，链接到和解释某些有趣技术的文章也很受欢迎，尽管比总览少一些，最好是使用GLSL或伪代码。

- Jonesy

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这个问题可能更适合于http://gamedev.stackexchange.com/。 - Twelve47

我认为这是一个非常有价值的问题。我也一直在思考这个问题，这也是我在这里找到你的问题的原因。对于完全可编程管道的承诺，我也稍微感到失望。不能够采样附近的片段是一个惊喜。但是当涉及到纹理组合时（在固定管道中是一场噩梦），我认为有很多可能性。我认为GLSL并不是一个立竿见影的酷效果配方（有些人让它听起来像），但肯定会有其用途。 - zmippie

Answer 1

考虑到DirectX和OpenGL都已经向着仅使用着色器的系统（即没有固定功能）发展，对于你的“哪些效果只能通过着色器实现”的问题，答案可能是“一切”。

然而，我认为以下一些技术在没有可编程着色器（或使用非常特殊的黑盒API）的情况下不可能或不可行：

1. 每像素光照 2. 阴影映射。 3. GPU蒙皮（即矩阵调色板蒙皮）用于动画网格。 4. 任何常见的后处理效果：泛光、SSAO、景深等。 5. 延迟渲染。 6. 实现任意/“其他”照明模型，如Oren-Nayar、Cook-Torrance、Rim-Lighting等。

当然，这个列表可以继续增加，我相信有些人会反对我的评估，认为这些可以通过固定功能实现（通过各种hack或不同的固定功能扩展）。

归根结底，在可编程着色器出现之前，必须由供应商在硬件/驱动程序中实现给定的效果，并且它必须是可以通过API合理表达的东西。现在，您可以执行任何用户定义的代码（在不同着色器阶段和硬件的其他限制的约束下），因此您可以灵活地定制渲染流水线并根据需要发明新技术。

查看前几本GPU Gems书籍（可在Nvidia网站上免费阅读）以了解一下可编程硬件可用后出现的技术类型。

- eodabash

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虽然我同意这个答案，但是我有一点小建议：阴影映射实际上可以在固定/函数GL（不知道D3D）中实现，并且还有一个矩阵调色板蒙皮扩展（我相信D3D也有）。但是这些肯定不像着色器那样灵活（而且蒙皮扩展并没有得到广泛支持）。 - Christian Rau