Le pipeline programmable est assez proche du pipeline fixe, sauf que les développeurs peuvent remplacer le mécanisme de traitement des vertices par leurs propres programmes. L'avantage principal est une énorme flexibilité au niveau des algorithmes de rendu, qui tendent de nos jours à se rapprocher de ce qui est utilisé dans les films en images de synthèse, même si les performances ne permettent pas de réaliser la même chose en temps réel. A noter que les noms utilisés pour les registres sont ceux utilisés par DirectX, bien que le fonctionnement reste le même pour OpenGL.

Registres

Un vertex shader est composé de différents élements. D'abord, des registres. Ces registres vont contenir des valeurs. Ils font 128 bits, et stockent quatre valeurs. En fait, ils sont assez proches des registres dédiés au SSE présents sur les processeurs de nos machines. En effet, lorsque le vertex shader effectue des opérations sur ces registres, elles sont effectuées en parallèle sur chaque groupe de 32 bits.

Ces registres ont pour rôle de contenir des valeurs sous forme de 4 nombres en virgule flottante. Dans le cas des coordonnées, chaque composante ira à sa place, alors que dans le cas des couleurs, le rouge correspondra à X, le vert à Y, le bleu à Z et la composante alpha à W. Certains éléments plus importants (comme le poids du vertex) pourront être répartis sur plusieurs registres. Il existe différents types de registres, bien que leur fonctionnement soit identique.

Registre v0-v??

D'abord, il y a les registres qui contiennent les informations du vertex à traiter et sont appelés les registres d'entrée. Ils vont donc amener au vertex shader des informations telles que la position du vertex, sa couleur diffuse et spéculaire, sa normale, etc.

Leur nombre est limité à 16, pour n'importe quelle version des vertex shaders. Un nombre supérieur serait peu utile, et réduirait probablement les performances (16 registres représentent déjà 256 bytes).

Registre r0-r?

Second type de registres, les r0-r? vont récupérer différentes valeurs issues des opérations qui vont être effectuées par le vertex shader. Ces registres sont appelés les registres temporaires. Ils peuvent contenir plus ou moins n'importe quelle information.

Bien qu'initialement disponibles en un nombre plutôt limité (12 pour les vertex shaders 1.0 et 2.0), par la suite un nombre variable fut disponible (minimum 12 pour les vertex shaders 2.x et 3.0).

Registres c0-c?, i0-i?, b0-b?

Troisième type de registres : les registres constants. Ceux-ci permettent de définir des valeurs qui ne vont pas changer d'un vertex à l'autre, mais qui seront globales à l'exécution d'un seul et même vertex shader. Ces constantes contiennent notamment les matrices utilisées pour transformer la position des vertices (translation, rotation, etc.), mais peuvent également contenir tout type d'information utile au vertex shader (vitesse du vent, contraintes physiques, etc).

Ces registres ont la particularité d'exister en trois versions (excepté pour les vertex shaders 1.0, qui ne disposent que des registres c??). Ainsi, les registres c?? pourront contenir des nombres à virgule flottante, le type de données le plus courant en 3D. Les registres i?? pourront contenir des nombres entiers. Les registres b??, quant à eux, pourront contenir des valeurs booléennes (vrai ou faux).

Les registres c?? sont probablement les plus nombreux disponibles (minimum 96 pour les vertex shaders 1.0, minimum 256 pour les vertex shaders 2.0 et 3.0). Les registres i?? et b??, quant à eux, ne sont disponibles qu'à partir des vertex shaders 2.0, et sont chacun au nombre de 16.


Registres s0-s3

Uniquement disponibles dans les vertex shaders 3.0, ces registres (appelés registres d'échantillonage) n'ont qu'une utilité : permettre à l'unique nouvelle instruction des vertex shaders 3.0 d'accéder aux données des textures. Ainsi, chaque registre représente une texture, et la nouvelle instruction - texldl - peut récupérer les données provenant de cette texture.

Ces registres ne sont présents qu'en 4 exemplaires, ce qui permet tout de même d'accéder aux données de quatre textures différentes à partir d'un vertex shader, alors que précédemment seuls les pixel shaders pouvaient accéder aux textures.

Registres a0, aL, p0

Ces registres sont un peu spéciaux, et leur fonctionnalité est unique. De plus, seul a0 est disponible dans toutes les versions des vertex shaders : aL est apparu avec les vertex shaders 2.0, et p0 avec les vertex shaders 2.x.

Mais commençons par a0. Il s'agit du registre d'adressage : pour faire simple, au lieu d'accéder à un registre (r0 par exemple) directement, le registre a0 va "pointer" vers r0, et on pourra y accéder indirectement. Il est ainsi possible de choisir selon certaines conditions un registre ou un autre, sans pour autant devoir doubler la taille du vertex shader.

Ensuite, aL : le registre compteur de boucle. Il n'existe qu'à partir des vertex shaders 2.0 parce que les boucles (la possibilité de répéter des opérations) n'ont été disponibles qu'à partir de cette version. Il s'agit d'une simple valeur entière qui augmente à chaque itération de la boucle.

Vient enfin p0, le registre attribut. Il est utilisé avec les instructions permettant de faire des branchements conditionnels, tels que "si plus grand que", "si plus petit que" ou "si égal à". Il peut ensuite être utilisé pour avoir plus de contrôle sur les instructions traditionnelles.