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Shader面试题（第1-20题）

以下是20道Shader相关的面试题及答案：

1. 什么是Shader？

Shader是运行在GPU上的程序，用于计算图形渲染效果。它主要用于控制3D物体的表面外观、光照反应和像素颜色等。

2. Shader的主要类型有哪些？

主要类型包括：

• Vertex Shader（顶点着色器）
• Fragment Shader（片段着色器/像素着色器）
• Geometry Shader（几何着色器）
• Tessellation Shader（细分着色器）
• Compute Shader（计算着色器）

3. 顶点着色器的作用是什么？

顶点着色器处理每个顶点数据，主要负责坐标变换、法线计算、纹理坐标变换等与顶点相关的操作。

4. 片段着色器的作用是什么？

片段着色器处理每个像素的颜色和效果，决定最终显示在屏幕上的像素颜色。

5. OpenGL和DirectX中的Shader有什么区别？

主要区别在于使用的语言不同：OpenGL使用GLSL（OpenGL Shading Language），而DirectX使用HLSL（High-Level Shading Language）。

6. 什么是varying变量？

varying变量用于从顶点着色器向片段着色器传递数据，在顶点着色器中设置，在片段着色器中使用。

7. 什么是uniform变量？

uniform变量是从应用程序传递给Shader的常量值，在Shader执行期间保持不变。

8. 什么是attribute变量？

attribute变量是顶点属性数据，如顶点位置、法线、颜色等，每个顶点可以有不同的值。

9. 解释一下光照模型的基本组成部分

基本组成部分通常包括：

• 环境光(Ambient)
• 漫反射光(Diffuse)
• 镜面高光(Specular)

10. 什么是Phong着色？

Phong着色是一种光照模型，计算每个像素的光照效果，提供更平滑的表面照明表现。

11. 什么是Gouraud着色？

Gouraud着色是在每个顶点计算光照，然后在三角形面上进行插值，效率高于Phong着色但可能产生不自然的效果。

12. 解释Blinn-Phong光照模型

Blinn-Phong是Phong模型的改进版，使用半角向量代替反射向量来计算镜面高光，提高了计算效率并减少了视觉瑕疵。

13. 什么是纹理映射？

纹理映射是将2D图像应用到3D模型表面的技术，通过UV坐标将纹理像素映射到模型表面。

14. 什么是Mipmapping？

Mipmapping是一种优化技术，预先生成多个尺寸的纹理副本，根据物体距离相机的距离选择合适的纹理级别以减少锯齿和提升性能。

15. 什么是法线贴图？

法线贴图是一种细节增强技术，通过存储每个像素的表面法线方向来模拟表面微小凹凸，增加视觉细节而不增加几何复杂度。

16. 什么是Alpha测试和Alpha混合？

Alpha测试是根据alpha值决定是否丢弃某个像素；Alpha混合则是基于alpha值将当前像素颜色与帧缓冲区中的颜色进行混合。

17. 什么是深度测试？

深度测试是比较新像素的深度值与深度缓冲区中已有值的过程，用来确定该像素是否应该被绘制（即是否位于其他物体前面）。

18. 什么是抗锯齿？常见的抗锯齿技术有哪些？

抗锯齿是减少或消除图形边缘锯齿状现象的技术。常见技术包括MSAA（多重采样抗锯齿）、SSAA（超级采样抗锯齿）和FXAA（快速近似抗锯齿）。

19. 什么是HDR渲染？

HDR（高动态范围）渲染允许使用超过传统[0,1]范围的颜色值进行渲染，从而实现更宽广的亮度范围和更真实的光照效果。

20. 什么是Gamma校正？

Gamma校正是调整输出信号以补偿显示器非线性响应的过程，在渲染中确保颜色看起来自然正确。通常需要在最终输出前进行1/2.2幂次的校正。