详细介绍Vertex Shader 结构

　　我们将通过下面这个Vertex Shader结构的图形模型来进入Vertex Shader的世界：
　　

　
　　在Vertex Shader中的所有数据都被表现为128-bit的四元数(4 x 32-bit):
　　　
　　因为使用一个指令但处理一组数据，一个Vertex Shader的硬件可以被看成是一个典型的SMID（单指令多数据）处理器。Vertex Shader使用的这种数据格式非常的有用，因为大多数的转换和光线计算的进行都需要使用4 x 4的矩阵或者 四元组。
　　
　　Vertex Shader指令非常的简单和容易理解。因为Vertex Shader不允许任何的循环，跳转和条件分支，这意味着它仅仅是线性的执行程序，一个指令接着一个指令。Vertex Shader的程序在Directx 8.1中最长为128个指令。我们可以结合几个Vertex Shader使用, 一个计算转换，一个计算光照。但是在同一时候仅仅只有一个Verthex Shader可以被激活，并且激活的Vertex Shader必须要计算每个顶点所有需要的输出数据。
　　
　　一个Vertex shader使用16个输入寄存器（v0-v15，每一个寄存器都由128位的四元浮点数构成）来读取输入的数据。通过输入寄存器，Vertex shader可以非常容易的表示一个典型顶点的数据：位置坐标，法线，漫反射颜色和镜面反射颜色，雾坐标和贴图大小信息。
　　
　　常量寄存器在vertex shader开始执行指定程序之前被CPU加载。常量寄存器是只读的， 一般用于储存例如光源位置、材质、特殊动画所需数据等参数。常量寄存器可以通过地址寄存器a0.x来间接寻址。常量寄存器除了在vertex shader中还可以在程序中被使用，但是在每一条指令中仅仅可以引用一个常量就寄存器。如果一条指令需要引用超过一个的常量寄存器，它只能通过暂存寄存器来引用。一般的常量寄存器为c0-c95，但在ATI RADEOM 8500中是c0-c191。
　　
　　暂存寄存器由12个寄存器组成，是可读写的，可以用于数据的存储和读取。它们分别是r0-r11。
　　
　　根据具体的硬件的不同，有至少13个输出寄存器。每个输出寄存器都以o打头。输出寄存器在光栅化时可以被使用。存在输出寄存器中的最终结果是另外的一个顶点，一个转换入“同源剪裁空间”的顶点。下面的表中列出了所有可用的寄存器:
　　　
　　Vertex Shader编程概览
　　
　　因为在同一个时候仅仅有一个Vertex shader可以被激活，为每一个基本的功能块编写一个vertex shader是一个不错的主意。一般来说在不同的vertex shader之间切换的性能消耗要比变换一个贴图的性能消耗都要小。所以如果一个物体需要一种特殊的转换或者灯光，最好就在它的任务中给它一个恰当的vertex shader。让我们看看下面的例子：
　　
　　你在一个外星球遇难了，身上穿着正规军的盔甲，但仅仅装备着一个锯子。当你在一个烛光照耀着的地下室穿行时，一个怪物出现了，然后你就躲到了一个在任何星球都很常见的箱子后面。在考虑你作为一个使用锯子拯救这个世界的英雄的命运同时，我们开始计算这个场景所需要的vertex shader数目。
　　
　　首先需要一个vertex shader作为怪物的动画需要，光照渲染和可能存在的环境反射渲染。其他的vertex shader将分配给地板，墙，箱子，视角，烛光和你的锯子。或许地板，墙，箱子和锯子可以使用同一个shader，但是烛光和视角必须要有不同的shader。这依赖于你的设计和特定图形硬件的性能。
　　
　　每一个vertex shader驱动的程序都必须要有下面的几个步骤：
　　
　　通过检查D3DCAPS8::VertexShaderVersion来确定 vertex shader有无被支持。
　　
　　使用D3DVSD_*宏来定义 vertex shader，使 vertex shader 的流映射到输入寄存器
　　
　　使用SetVertexShaderConstant() 来设定vertex shader常量寄存器
　　
　　使用D3DXAssembleShader*() 编译刚才所写的vertex shader（或者，你可以预编译vertex shader 使用一个shader编译器）
　　
　　使用CreateVertexShader() 创建一个vertex shader句柄
　　
　　使用SetVertexShader()将vertex shader与一个特定的物体相连
　　
　　使用DeleteVertexShader() 删除vertex shader
　　
　　
　　检查Vertex Shader的支持状况
　　检查如果缺少一些特殊功能的支持，程序应该使用默认的行为(例如使用T&L)或者给用户一个提示，使用户做一些使这些特殊功能得以支持的事(就是提示他们可以购买新的显卡了^_^）。下面的代码段检查vertex shader 1.1是否被支持了:
　　
　　if( pCaps->VertexShaderVersion < D3DVS_VERSION(1,1) )
　　return E_FAIL;
　　在程序启动阶段，必须通过GetDeviceCaps()函数来得到一个D3DCCAPS8的结构caps。如果你使用Directx 8.1 SDK中提供的Directx框架来搭建你的应用程序，这个会被自动完成。如果检查后发现你的硬件不支持你需要的vertex shader版本，你必须通过设置D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING 属性调用CreateDevice()来切换使用软件vertex shader。这时将由对Intel和AMD不同CPU进行优化过的软件接口来进行vertex shader执行。
　　
　　下面是不同版本Directx支持的vertex shader的版本：
　　　
　　在1.0和1.1之间的唯一区别就是对于a0寄存器的支持。Directx 8.0和Directx 8.1对应的光栅化器(rasterizer)和Inter、AMD为他们各自CPU所写的软件模拟接口都支持1.1版本。在本文写成之时，市面上支持1.1的硬件只有GeForce3/4TI、RADEON 8500，同时要注意的是并没有只支持1.0版本的显卡，支持1.0的也肯定支持1.1，1.0只是一个过渡版本。
　　
　　Vertex Shader定义
　　
　　你必须在使用Vertex Shader前定义它。它的定义可以通过一个静态的外部接口来完成。看起来有可能是这个样子:
　　
　　float c[4] = {0.0f,0.5f,1.0f,2.0f};
　　DWORD dwDecl0[] = {
　　D3DVSD_STREAM(0),
　　D3DVSD_R