顶点着色器 vs 片段着色器

Question

我阅读了一些有关Cg的教程，但有一件事对我来说不太清楚。顶点着色器和片元着色器之间到底有什么区别？在哪些情况下，一个比另一个更适合使用？

- adivasile

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@genpfault 这绝对不是重复的问题，它询问的是顶点着色器与片元着色器之间的区别。而“重复”的问题是关于像素和顶点着色器的。即使片元着色器是像素着色器的一部分。如果我们在谷歌上搜索还是不懂，我们就会提出问题，因此需要使用同义词来提出两个问题。在提问者的脑海中，它们是两个不同的问题。 - zardilior

Answer 1

片段着色器（Fragment Shader）与像素着色器（Pixel Shader）是相同的。

主要区别在于顶点着色器（Vertex Shader）可以操作顶点的属性，这些属性是多边形角点的坐标。

而片段着色器则负责处理两个顶点之间的像素颜色。它们会按照特定的规则插值生成定义好的顶点间的颜色过渡效果。

例如: 如果想让多边形完全呈现红色，需要将所有的顶点坐标设置为红色。如果想实现特殊的效果如渐变，就需要通过片段着色器来实现。

换言之：

顶点着色器是图形渲染管线中的早期阶段之一，在模型坐标变换和多边形裁剪之间执行。此时还没有进行任何真正的处理。

然而，片段/像素着色器是光栅化步骤的一部分，用于计算图像并填充或“着色”顶点之间的像素。

如果想了解有关图形渲染管线的更多信息，请参阅以下链接: http://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_pipeline

- The Surrican

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实际上，你不一定要将顶点属性设置为红色：你可以在片元着色器中设置fragcolor为红色，这样更加明智，也更符合颜色/光栅化的逻辑。 - RichieHH

Answer 2

顶点着色器(Vertex shader)在每个顶点上执行，而片元着色器(Fragment shader)在每个像素上执行。片元着色器在顶点着色器之后应用。有关GPU管道的更多信息，请参见链接文字。

- BЈовић

Answer 3

Nvidia Cg 教程:

顶点变换是图形硬件流水线中的第一个处理阶段。它对每个顶点执行一系列数学操作，包括将顶点位置转换为屏幕位置以供光栅化使用、生成纹理坐标进行纹理映射以及为了确定其颜色而对顶点进行光照。

光栅化的结果是一组像素位置和一组片元。一个基元（primitive）所产生的片元数量与其顶点数量之间没有关系。例如，由三个顶点组成的三角形可能覆盖整个屏幕，从而生成数百万个片元！

前面我们告诉你，如果你不知道什么是片元，可以将其看作像素。但是在这一点上，片元和像素之间的区别变得重要起来。像素表示帧缓冲区中特定位置的内容，如该位置的颜色、深度和任何其他值。片元是更新特定像素可能需要的状态。

之所以称之为“片元”，是因为光栅化将每个几何基元（例如三角形）分成覆盖该基元的每个像素大小的片元。一个片元有一个关联的像素位置、深度值以及一组插值参数，例如颜色、次要（高光）颜色和一个或多个纹理坐标集。这些插值参数由构成生成片元的特定几何基元的变换后的顶点导出。可以将片元看作是“潜在像素”。如果片元通过各种光栅测试（在光栅操作阶段中描述），则该片元会更新帧缓冲区中的像素。

- user242564

Answer 4

顶点着色器和片段着色器都是3D实现中的特性，不使用固定管线渲染。在任何3D渲染中，顶点着色器先于片段/像素着色器应用。

顶点着色器对每个顶点进行操作。如果您有一个固定的多边形网格，并且想要在着色器中变形它，则必须在顶点着色器中实现它。也就是说，可以通过顶点着色器来对顶点外观进行任何物理上的改变。

片段着色器获取顶点着色器的输出并关联颜色、像素深度值等信息。在这些操作之后，片段被发送到帧缓冲区以在屏幕上显示。

一些操作，例如光照计算，您可以在顶点着色器和片段着色器中执行。但是，片段着色器比顶点着色器提供更好的结果。

- user2439483

Answer 5

在通过3D硬件渲染图像时，通常会使用网格（点、多边形、线段）来定义顶点。要单独操作顶点，通常用于模型运动或海洋中的波浪，您可以使用顶点着色器。这些顶点可以具有静态颜色或由纹理分配的颜色，要操作顶点颜色，您可以使用片元着色器。在管道的末端，当视图到达屏幕时，您也可以使用片元着色器。

- whatnick

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“单独操作顶点通常用于模型中的动作或海洋中的波浪”，虽然这可能是正确的，但更适合使用几何着色器，在顶点着色器之后和像素/片段着色器之前进行处理。 - Placeable