Shader頻率

Shader頻率中文意思為著色器頻率，它是DirectX 10統一渲染架構（Unified Shader Architecture）誕生後出現的新產物，Shader頻率與顯示卡核心頻率和顯存頻率一樣，都是影響顯示卡性能高低的重要頻率。

基本介紹

• 中文名：Shader頻率
• 概述 ：Shader頻率中文意思
• 簡介：shader頻率=著色器頻率
• 頻率詳解：Shader是描述虛擬對象表

shader頻率簡介

shader頻率=著色器頻率，即顯示晶片內部實際負責渲染部分的頻率，是顯示核心中對性能影響最大的指標。

shader=著色器，渲染器

shader頻率和GPU核心頻率及顯存頻率一樣重要甚至更重要，若進行顯示卡超頻，超流處理器頻率可以獲得更大的性能提升，而產生的多餘熱量要小於給GPU及顯存超頻產生的熱量。

shader頻率詳解

Shader是描述虛擬對象表面材質應該如何進行著色的一段敘述，在Dev中，shader的著色完全交由GPU(Graphic Processor Unit)進行，並針對每一個Vertex或是Pixel做計算，因此，Shader可以再區分為 頂點著色器(Vertex Shader) 與 像素著色器(Pixel Shader)。要特別注意的是，目前市場上所販賣的顯示卡，並非都有處理Shader的能力，即使有部分顯示卡可以處理Shader，也要注意是不是支持最新版本的Shader，而Pixel Shader的最新版本也是3.0。

Shader 所使用的語言在一開始，是使用彙編語言，並且成功運用在Xbox與DirectX8上，但是，畢竟使用低階的機器語言對於處理複雜的3D圖學算法並不是一件容易的事，因此NVIDIA與Microsoft分別發展出類似C語言的語法，NVIDIA最早發展出CG，而Microsoft一直到 DirectX 9的版本才將這部分整合進---HLSL(High Level Shading Language)，雖然HLSL在DirectX 8的時候就已經存在了，不過那時還只是支持彙編語言的語法。

截至目前為止，Virtools Dev支持的版本為3.0版，必須將Virtools Dev更新至 3.0.0.80，並安裝DirectX 9.0C 的版本才可能執行，說可能是因為還牽涉到使用者的顯示卡。

Shader包含3個部分，分別敘述如下：

1. States(狀態值)：這部分描述著色固定流程(Fixed-Pipeline)所用到的相關變數，如材質顏色(Material Color)、材質的貼圖(Material Texture)、混色方式(blending option)、預設的3D轉換方式(Predefined 3D transformations)與 2D貼圖坐標值轉換(2D Texture coordinate transformation)，或是稱為 TexGen，可使用在環境反射貼圖(environment mapping)上…等。

State可以說是描述材質最基本、直接的方式，state只針對每一個材質或是物體作用，而且僅止於一次，並不會對每一個頂點(vertex)或是像素(pixel)有執行的動作。

對於程式設計師而言，必須充分了解什麼是「State」，才可以完全掌握Shader的製作。

2. 頂點著色器指令(Vertex Shader Instructions)

頂點著色器指令定義如何運算、操作每一個已經著色完成的面所包含的頂點數據，在運算、操作過程中，GPU將只使用 State 所定義的頂點屬性(如頂點顏色、頂點法向量或是貼圖軸坐標…等)做計算。

3. 像素著色器指令(Pixel Shader Instructions)

像素著色器指令定義如何運算、操作每一個已經著色完成的面所包含的像素數據，在運算、操作過程中，GPU將只使用「著色狀態值」(Render State)所定義的像素屬性(如像素顏色、像素混色或是Z值…等)做計算。

因為Virtools支持HLSL，所以之後談的都會以HLSL為主，像是Cg / Cgfx / OLGL ...等可能會著墨較少囉

Shader Model（在3D圖形領域常被簡稱SM）就是“最佳化渲染引擎模式”。事實上，Shader（渲染或稱著色）是一段能夠針對3D對象進行操作、並被GPU所執行的程式。通過這些程式，程式設計師就能夠獲得絕大部分想要的3D圖形效果。在一個3D場景中，一般包含多個Shader。這些Shader中有的負責對3D對象表面進行處理，有的負責對3D對象的紋理進行處理。

shader版本

早在微軟發布DirectX 8時，Shader Model的概念就出現在其中了，並根據操作對象的不同被分為對頂點進行各種操作的Vertex Shader（頂點渲染引擎）和對像素進行各種操作的Pixel Shader（像素渲染引擎）。

時至微軟發布DirectX 10.1之後，Shader Model的版本已經有五個版本了：分別是Shader Model1.0（DirectX8.0）、Shader Model2.0（DirectX9.0b）、Shader Model3.0（DirectX9.0c）、Shader Model4.0（DirectX10）和Shader Model4.1（DirectX10.1）。

在Shader Model發展史上，從SM 1.0進化到SM 2.0稱得上是真正意義上的技術革命，後者賦予了顯示晶片強大的能力，人們在遊戲中也領略到前所未有的視覺體驗，例如水面光影和霧化等特效的出現使遊戲場景更真實。相對而言，SM 2.0到SM 3.0的改進不如SM 1.0到SM 2.0的變化大，SM 3.0除了支持32bit浮點運算是亮點外，其它特效用SM 2.0也可以完成。相比原先的Shader Model 3.0，Shader Model 4.0最大指令數從512條增加到了64000條;臨時暫存器數量也從原先的32個增加到驚人的4096個;允許同時對128個Texture進行操作(Shader Model 3.0隻允許16個);材質texture格式變為硬體支持的RGBE格式，其中的"E"是Exponent的省略，是RGB共同的說明，這在HDR的處理上有很大的作用，摒棄了以往需要專門decoding處理HDR渲染的流程。 另外，對於紋理的尺寸Shader Model4.0也有驚人的提升，8192x8192的最高紋理解析度比原先最高2048x2048的解析度要高出4倍。

Shader Model 4.0另一個重大變化就是在VS和PS之間引入了一個新的可程式圖形層----幾何著色器(Geometry Shader)。原來的Vertex Shader和Pixel Shader只是對逐個頂點或像素進行處理，而新的Geometry Shader可以批量進行幾何處理，快速的把模型類似的頂點結合起來進行運算。雖然其操作不會象Vertex Shader那樣完整，只是處理器單個頂點的相關函式操作，但是這種操作卻可以確定整個模型的物理形狀。這將大大加速處理器速度，因為其它Shader單元將不再去需要判定數據所存在的位置，而只是需要簡單的為特定區域進行操作就可以了。Geometry Shader可以把點、線、三角等多邊形聯繫起來快速處理、同時創造新的多邊形，在很短時間內直接分配給其它Shader和顯存而無需經過CPU，煙霧、爆炸等複雜圖象不再需要CPU來處理。從而極大的提高了CPU速度和顯示卡速度。遊戲圖象中可以出現許多精細場景，如不鏽鋼茶壺上清楚的反射出周圍物體、超精細的人物皮膚等。