近期魔物獵人荒野上市，不少台灣玩家在電腦上初次遊玩時，常常碰到所謂著色器編譯導致的讀取問題，澎湃心情被「正在編譯著色器」的讀取畫面澆熄，苦苦等待好幾分鐘才能正式開始。你有想過為什麼會出現這種情況嗎？為什麼家用主機大多不會卡，但PC遊戲卻常常有這樣的窘境？以下將從技術原理、遊戲開發流程以及硬體差異等層面，帶你深入探討著色器編譯與現代PC遊戲卡頓之間的關聯。
著色器是什麼？為何需要編譯？
其實，著色器就是一段在GPU上執行的程式，用來計算畫面中物件的各種屬性，包含光影、顏色、材質紋理等。簡單來說，著色器就像替每個像素上妝的指令碼，讓遊戲畫面看起來更具真實感或藝術風格。
然而，人類編寫的程式碼並不能直接被GPU執行，必須先轉換成機器能懂的二進位指令，這個過程就叫做「編譯」。在家用主機，例如PlayStation或Xbox上，因為主機硬體規格一致，遊戲廠商可以在出貨前就直接著色器都先編譯好，玩家拿到手後直接執行就好，自然也就比較少遇到亂碼般的頓挫問題。
PC遊戲面臨的挑戰
反觀PC平台，由於各家玩家的組裝配置天差地遠，從CPU、顯示卡品牌到驅動程式版本都可能不同，導致遊戲開發商無法一次性提供統一格式的預編譯著色器。因此，多數PC遊戲在首次運行時，都必須根據玩家實際的硬體環境來進行即時編譯，也就是著色器編譯的等待畫面。
此外，在編譯過程中，CPU要耗費額外的資源把著色器翻譯成符合該GPU指令集的語言。若遊戲同時必須載入龐大場景、執行物理運算或網路同步，就可能出現明顯的畫面撕裂或卡頓。所幸，大部分遊戲在初次編譯完之後，會把結果暫存到硬碟中，下次遊玩就無需重新編譯，整體流程也會較為流暢。
為何不預先編譯並放進遊戲安裝包？
這時候許多玩家或許會想：「遊戲公司能不能直接把所有著色器在製作階段就編譯好，再放進安裝包就好了？」可惜在PC平台，這個方法可能並非最佳解。其中一個原因是，同一個著色器經編譯後所產生的機器碼，在不同顯示卡（或同一家顯示卡不同系列）上並不一定能通用；甚至同一品牌顯示卡，在驅動版本升級後，其底層指令也可能會有變化。這代表預先編好的著色器，無法百分之百兼容所有玩家的硬體環境。
因此，遊戲團隊能做的主要是兩件事：
- 提供著色器快取機制：第一次啟動遊戲時，盡可能將常用著色器一次性編譯並快取，讓玩家在後續玩同一個場景時不會再卡頓。
- 分批或非同步編譯：在玩家讀取關卡或在過場動畫中，悄悄把必要的著色器轉譯好，減少遊玩時突然的讀取卡頓。
更聰明的快取機制與跨平台標準
不過隨著PC遊戲市場的壯大，各大引擎、API提供者都在思考如何讓著色器編譯更平順。像是最新的Vulkan引入中間格式SPIR-V，DirectX 12有DXIL，蘋果的Metal也有自己的中間語言。這些通用或中間層格式，可大幅縮短不同硬體之間的轉譯時間，讓遊戲有機會預先轉為某種通用格式，玩家在安裝時再進行最後一步轉譯即可。不過雖然這理論上可行，但由於中間格式的轉譯特性，這有可能會使遊戲的容量大小變大數倍，所以許多廠商並不會這樣做。
綜觀而論，著色器編譯在PC平台雖然容易讓玩家產生卡啥呢的疑惑，但其本質是因硬體規格多元化而帶來的技術挑戰。只要開發者肯在著色器預編譯、快取機制以及API調度上多花功夫，再加上玩家本身對首次編譯需要一點時間的理解，多數卡頓問題其實都能有效緩解。
未來，隨著API與雲端服務的進化，或許有望大幅縮短著色器編譯帶來的困擾；但在此之前，玩家依然需要面對首次進入遊戲時的漫長等待。
