图形处理器史话：GPU的诞生与发展历程

　　当漫威超级英雄大片《死侍》热潮横扫全球，GPU渲染在电影制作与动画领域的应用正在不断走向成熟。正是在《死侍》的制作中，国际知名的Blur Studios借助GPU渲染，高效率地打造了极为接近最终成品的电影预演短片。本来《死侍》并未得到电影投资方的青睐，但短片流出之后却受到了网民的热情追捧，这让制片方最终决定投资并拍摄这部电影。这只是GPU渲染应用的一个小小例子，却能让我们推断出GPU渲染在商用渲染市场中将大有作为。

　　GPU的诞生与发展历程

　　为什么要有GPU？在我们论及GPU渲染的种种之前，这是一个无法绕过的问题。真正的GPU，也就是Graphic Processing Unit（图形处理器），其概念最早由NVIDIA在1999年发布GeForce 256图形处理芯片时首先提出，核心技术有硬体TL、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等。

　　NVIDIA GeForce 256

　　此前，所谓的显卡，虽然从20世纪80年代就已出现，却指的是显示适配器（Display Adapter），仅能用于简单的文字和图形输出，在处理3D图像和特效时主要还是依赖CPU。GPU的出现，使得显卡减少了对CPU的依赖，尤其是在3D图形处理时取代了部分原本CPU的工作。显而易见，GPU的诞生及此后不断革新的技术演进，是为了应对日益复杂的图形计算需求，达成更加逼真、更加生动的实时感官体验。

　　初期GPU标识：硬件TL功能

　　简单来讲，GPU的主要工作就是完成3D图形的生成，将图像映射到相应的像素点上，并且对每个像素进行计算确定最终颜色，最后完成输出。

　　初期GPU的标识是硬件TL（Transform lighting，坐标转换和光源）功能。GPU通过硬件TL实现大量的坐标和光源转换，CPU不必再计算大量的光照数据，直接通过显卡就能获得更好的效能，同时3D模型可以用更多的多边形来描绘，得到更加细腻的效果。

　　GPU的空前发展：Shader出现

　　随着更加复杂多变的图形效果的出现，图形处理生成多边形的过程中需要加上许多附加运算，比如纹理信息、散光和映射光源下的颜色表现等等。这就对GPU提出了更高的要求。2001年微软发布的DirectX 8带出了Shader Model（渲染单元模式），Shader（渲染器/着色器）由此诞生。这是一种基于GPU图形流水线的具有更高效率和灵活性的方案。

　　Shader架构