Shader开发（六）什么是着色器
在前面的章节中，我们简要提到了着色器的概念，现在有了渲染管线的基础知识，我们可以更深入地理解着色器的真正含义。
着色器（Shader）是运行在图形处理单元（GPU）上的专用程序，这与我们日常编写的大多数程序有着本质区别——后者通常由中央处理单元（CPU）执行。这种架构上的差异赋予了着色器独特的能力，使其能够完成传统程序无法实现的任务。
对于图形开发而言，着色器最重要的能力就是控制渲染管线的关键部分。虽然渲染管线的许多环节保持相对固定（例如，GPU总是以相同的方式从顶点数据生成几何形状），但着色器允许我们精确控制管线中的核心阶段，从而创造出完全符合需求的视觉效果和交互体验。
着色器的分类与特点
主要着色器类型
根据在渲染管线中的执行阶段，着色器被赋予不同的名称。我们主要关注两种最重要的着色器类型：
1. 顶点着色器（Vertex Shader）
执行阶段：渲染管线的第一个可编程阶段
核心职责：处理顶点数据，确定几何体在屏幕上的位置
典型应用：坐标变换、顶点动画、变形效果
2. 片元着色器（Fragment Shader）
执行阶段：光栅化之后的着色阶段
核心职责：决定每个像素的最终颜色
典型应用：纹理采样、光照计算、特殊视觉效果
这两种着色器类型是实现完整渲染流程的最低要求，任何要在屏幕上显示的3D物体都必须经过这两个阶段的处理。
着色器的特性
需要特别理解的是，不同管线阶段的着色器具有完全不同的功能和限制。顶点着色器无法用于片元处理，反之亦然。每种着色器都针对其特定的管线阶段进行了优化，具有独特的输入输出接口和处理能力。
虽然着色器在技术上被定义为"程序"，但对于初学者而言，不必过分纠结于这个术语的严格定义。我们可以将着色器简单理解为在GPU上运行的一段专用代码，这样更有助于建立直观的认知。
着色器语言
要编写着色器，我们需要使用专门的编程语言。常见的包括：
GLSL（OpenGL Shading Language）：本系列要采用的语言，因其与C语言语法相似，易于学习。
HLSL（High-Level Shading Language）：用于DirectX平台。
CG（C for Graphics）：NVIDIA开发的一种语言。
GLSL的主要优势：
语法简洁：类似于C语言的语法结构，学习曲线平缓
功能强大：提供丰富的内置函数和数据类型
广泛支持：在各种平台和设备上都有良好的兼容性
社区活跃：拥有大量的学习资源和示例代码
对于有C语言基础的开发者来说，GLSL的语法会显得非常熟悉，这意味着你可以快速上手，而无需花费大量时间学习全新的语法规则。
着色器在开发中的重要性
着色器技术的出现彻底改变了计算机图形学的发展轨迹。它们不仅提供了前所未有的视觉表现力，还为开发者提供了精确控制渲染过程的能力。
通过合理运用着色器，我们可以实现：
逼真的光照效果：模拟各种复杂的光照模型
丰富的材质表现：创造金属、玻璃、皮肤等各种材质效果
动态视觉特效：实现粒子系统、后处理效果等
性能优化：将计算密集型任务转移到GPU并行处理