概念页
顶点着色器
Vertex Shader
顶点着色器是程序员直接控制的第一个管线阶段，逐个处理输入顶点，至少要输出顶点在齐次裁剪空间里的位置。它不能创建或删除顶点，顶点之间也不能传递结果，正因如此可以大规模并行。
输入装配 (Input Assembler)
在顶点着色器之前，DirectX 的输入装配器会把多个数据流编织成顶点和图元。比如一个物体可以由一个位置数组和一个颜色数组组成；另一个物体可以复用同一个位置数组，配上不同的模型变换和颜色数组。输入装配器也支持实例化 (instancing)：一次 draw call 把同一个物体画多次，每个实例带有不同的数据。
物理实现上，取数据组装顶点这一步可能就在顶点着色器里完成，驱动会悄悄在每个着色器前面插入对应指令，程序员看不到。
为什么法线定义在顶点上
数学上每个三角形都有明确的法线，但三角网格通常是用来近似一个曲面的，顶点法线表达的是曲面在该点的朝向，而不是三角形本身。想要表现锐利的折边时，就把那个顶点复制一份，给两个不同的法线。
规则
- 只处理顶点，看不到三角形由哪些顶点组成。
- 可以修改、创建或忽略顶点的颜色、法线、纹理坐标、位置等数据。
- 通常把顶点从模型空间变换到齐次裁剪空间，这是必须的输出（见 坐标空间）。
- 不能创建或销毁顶点，一个顶点的结果不能传给另一个顶点。
- 输出值会在三角形或线段上插值，传给后续阶段。
在游戏里的常见用途
- 只建一次网格，用顶点着色器变形出不同物体
- 角色身体和面部动画：蒙皮 (skinning) 和变形 (morphing)
- 程序化变形：旗帜、布料、水面的运动
- 粒子：送入没有面积的退化网格，再在着色器里撑开
- 镜头畸变、热浪、水波纹、翻页：把整个帧缓冲当成纹理贴到一个屏幕对齐的网格上，再做程序化变形
- 地形：用顶点纹理读取 (vertex texture fetch) 读取高度图
GEA 的视角：顶点属性与顶点着色器（卷 II 11.3.6.2、11.4.6.1）
常见顶点属性
GEA 列出的典型属性（卷 II 11.3.6.2），渲染工程师可以按效果需要自行增加：
| 属性 | 说明 |
|---|---|
| 位置 | 通常在模型空间中给出 |
| 顶点法线 | 逐顶点动态光照用 |
| 切线 、副切线 | 与法线两两垂直，构成切线空间，用于法线贴图、环境贴图等逐像素计算（见 法线贴图与凹凸贴图） |
| 漫反射色 | RGBA，含不透明度；可离线（静态光照）或运行时算出 |
| 镜面色 | 镜面高光颜色 |
| 纹理坐标 或 | 一个三角形可有多套，对应多张纹理 |
| 蒙皮权重 | 关节索引与权重，可受多个关节影响（见 顶点混合与蒙皮） |
顶点着色器的职责与规则
- 负责把顶点从模型或世界空间变到观察空间，再投影到齐次裁剪空间；也常在这里做逐顶点光照，这就是早期厂商所说的"硬件 T&L"（变换与光照）的来历。
- 也可以做任意逐顶点计算：骨骼蒙皮，或用高度图、水面模拟把预先细分的水平网格变成起伏的地形或水面。
- 每个输入顶点必须输出一个顶点。输入输出都是 C 风格结构体，格式不必相同；输入至少要有位置，输出至少要有齐次裁剪空间位置。
- 概念上每个顶点调用一次，但因为顶点被多个三角形共享、顶点缓存容量有限，实际可能被调用多次（卷 II 11.4.6.1 脚注）。这正是 三角形带、扇与索引网格 中顶点缓存优化要解决的问题。
出处
- realtime_rendering_4ed.pdf 第 3 章 The Graphics Processing Unit
- Game_Engine_Architecture_4th_Edtion_Volume_2_-_Jason_Gregory.pdf
- Jason Gregory《Game Engine Architecture》第 4 版（2026）卷 II 第 11 章 11.3.6.2、11.4.6.1 节
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