Vertex-Shader

Vertex-Shader (auch Vertexshader, Abk. VS) sind Programme, die in der Regel vom Grafikprozessor einer 3D-Grafikkarte im Verlauf der Grafikpipeline (in den sogenannten Shadereinheiten) ausgeführt werden. Häufig werden auch die Shadereinheiten selbst als Vertex-Shader bezeichnet.

Funktion

Ein Vertex-Shader dient dazu, die Geometrie einer Szene zu manipulieren. Dazu werden die Vertices (Eckpunkte von dreidimensionalen Objekten) der Oberflächen verschoben. Dadurch lässt sich die Form von Objekten beeinflussen, was sich wiederum auch in ihrer Beleuchtung niederschlägt. Der Vertex-Shader kann jedoch nur bestehende Geometrie verändern. Er kann weder Geometrien entfernen noch neue hinzufügen, hierfür ist der Geometry-Shader zuständig. Hinsichtlich des Funktionsumfangs ersetzt der Vertex-Shader somit das ältere und weniger flexible Transform & Lighting (T&L).

Mit Hilfe von Vertex-Shadern sind Effekte wie Vertex Lighting, Terrain-/Objektdeformation, Wasserwellen oder Fischaugenobjektiv möglich. Die meisten heutigen Grafikchips enthalten Shadereinheiten, die die Vertex-Shader ausführen. Dadurch müssen diese Geometrie Berechnungen nicht auf der CPU des Systems laufen, wodurch sie entlastet wird und für andere Aufgaben eingesetzt werden kann. In der Regel werden mehrere Shadereinheiten in GPUs verbaut, damit diese nicht zum Flaschenhals der Grafikpipeline werden.

Zusätzliche Informationen zur Verarbeitungskette und zur Programmierung von Shadern gibt es in dem Artikel Shader.

Kompatibilität

Hardware

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht, welche Grafikkarten bzw. Grafikchips mit welcher DirectX-Version welche Vertex-Shader-Version unterstützen. Der Vollständigkeit halber ist auch T&L, der Vorläufer von Vertex-Shadern, mitaufgenommen. Hierbei ist zu beachten, dass Grafikchips in der Regel ältere Versionen ebenfalls unterstützen, so können beispielsweise Vertex-Shader-3.0-Chips auch mit Vertex-Shadern der Version 2.0 arbeiten. Diese Abwärtskompatibilität übernimmt hauptsächlich der Grafikkartentreiber und nicht der Grafikprozessor.

VS-Version	nötige DirectX Version	3DLabs	ATI	Intel	Matrox	NVIDIA	S3 Graphics	SiS	XGI
T&L	7.0	-	Radeon-7000-Serie	-	-	GeForce 256, GeForce-2-Serie, GeForce 4 MX	-	-	-
1.0/1.1	8.1	Wildcat VP	Radeon 8500 - 9250	-	Parhelia-Serie	GeForce-3-Serie, GeForce-4-Serie	-	Xabre-Serie	Volari V3-Serie (außer V3XT)
2.0	9.0	Wildcat Realizm	Radeon 9500 - 9800, X300 - X850	Intel GMA 900	-	GeForce-FX-Serie	DeltaChrome, GammaChrome, Chrome-S2x-Serie	Mirage 3, Mirage 3+	Volari V3XT, Volari V5-Serie, Volari V8-Serie, Volari 8300, Volari XP10
3.0	9.0c	-	Radeon-X1-Serie	Intel GMA 950, 3000, X3000	-	GeForce-6-Serie, GeForce-7-Serie	-	-	-
4.0	10	-	Radeon-HD-2000-Serie	-	-	Geforce-8-Serie, Geforce-9-Serie, Geforce-200-Serie	-	Mirage 4	-
4.1	10.1	-	Radeon-HD-3000-Serie	-	-	Geforce-200-Serie	Chrome-400/500-Serie	-	-
5.0	11.0	-	Radeon-HD-5000-Serie	-	-	Geforce-400-Serie	-	-	-

Software

Weil je nach Shaderversion der Funktionsumfang und die Programmierbarkeit stark unterschiedlich ausfallen kann, steht ein Entwickler prinzipiell vor der Wahl,

• ganz auf Vertex-Shader zu verzichten und alles mit Hilfe der CPU zu berechnen. Dieser Ansatz ist heute nicht mehr gängig, weil so gut wie jede heutige 3D-Anwendung ohnehin Leistungsvoraussetzungen stellt, die hinreichend schnelle Grafikkarten voraussetzt, welche aber wiederum so aktuell sind, dass sie bereits Vertex-Shadereinheiten enthalten.
• viele Vertex-Shader-Versionen zu unterstützen, indem er für jede zu unterstützende Version eigene, optimierte Shader schreibt (sogenannte Renderpfade). Hierbei werden alle Grafikkarten unterstützt, die mit den angepeilten Shaderversionen kompatibel sind.
• nur Vertex-Shader-Versionen ab einer bestimmten Version zu unterstützen.

Siehe auch

• Shader
• Pixel-Shader
• Geometry-Shader
• Direct3D
• OpenGL

Weblinks

• Toymaker - Vertex Shaders. Drei Vertex-Shader-Beispiele
• GameDev - Terrain Geomorphing in the Vertex Shader