Shader中的片元著色器是如何對頂點著色器里傳入的uv,法線等做插值的？

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一般來說，這不是在可編程著色器內進行的，而是屬於固定管線中的光柵化階段中實現。

例如 D3D11 Rasterizer Stage：

... During rasterization, each primitive is converted into pixels, while interpolating per-vertex values across each primitive. Rasterization includes clipping vertices to the view frustum, performing a divide by z to provide perspective, mapping primitives to a 2D viewport, and determining how to invoke the pixel shader...

著色器可以對個別頂點屬性設置插值方法 https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/bb509668(v=vs.85).aspx，例如不使用預設的透示校正方法，而使用線性插值。

看架構的。

GCN架構（主機顯卡，主流 AMD 顯卡）下這部分是在 fragment shader 里做的，但是依然是對開發者不透明的。如果把編譯後的 fragment shader 彙編代碼弄出來就可以看到了。

GCN之前的架構都是在固定管線內做的。

補充一下：

（第10頁開始）

http://www.humus.name/Articles/Persson_LowlevelShaderOptimization.pdf

（第39頁開始）

https://michaldrobot.files.wordpress.com/2014/05/gcn_alu_opt_digitaldragons2014.pdf

這個插值不是片元著色器做的，而是在片元著色器前做的，這個過程是固定在硬體中的。

另外提一點：這個插值一般不是簡單的線性插值，而是加上了透視矯正的線性插值，直接線性插值會得到不正確的結果：

（圖片來源：https://en.wikipedia.org/wiki/File:Perspective_correct_texture_mapping.jpg）

中間是沒有加上透視矯正的結果，右邊是正確的結果。

一般來講，頂點屬性的插值在渲染流水線裡面，是在兩個著色器之間進行的，不是在片元著色器里進行的。你基本上只能控制它插或者不插。

2017.1.24,15:53更新：

做一些修正和補充（增補部分以黑色粗體高亮），感謝評論中幾位的補充，：

軟體演算法上就是直接的插值（線性一詞引起一些誤解，這裡略去，具體插值方式可以見其他一些答案）

硬體執行過程中可以注意的是：

這個不一定是免費的，一些shader（是一些，不是全部）實現相當於是在fragment shader中做的插值計算
一些較老的shader以及現在部分mobile gpu（目前高通的adreno主要還是如此）的上面會是以組為單位，應該是由於是vector base的alu計算硬體設計導致，就是比如

float2 uv0:TEXCOORD0;

float2 uv1:TEXCOORD1;

計算量是

float4: uv0：TEXCOORD0;

的兩倍。

可以通過一些pack來提升插值性能（總性能是否提升以最後測試為準， @馬應珍和 @翟佳龍提到的powervr上面的dependent texture read）

補充插值哪裡做的問題：

這個其他答案里提到，具體是這樣：理論上是不在fragment shader里做，但是實際硬體設計時候有可能放在fragment的計算單元里做，是一個理論和實際的差別。

之前項目里有一些依據理論信息做的優化但是達不到效果，就是因為這個放在fragment shader里做了。

實際項目中類似的情況遇到的比較多，比如某些硬體使用RGBA8 render target模擬R8或者其他奇怪格式的情況，造成顯存消耗不對勁。

在primitive裝配階段後送入光柵化模塊，光柵化結束後差值結果也就出來了，然後是PS階段。至於具體怎麼算的各個硬體廠商都有自己的手段，不一定一樣。