Shader

Shader

렌더링 파이프라인

GPU(Graphics Processing Unit)에서 실행되는 프로그램으로 그래픽 렌더링 과정에서 다양한 시각적 효과를 생성하거나 데이터를 처리할 때 사용.

 

일반적으로 3D 그래픽스 API(ex: OpenGL, DirectX, Metal)에서 사용되며, GPU를 활용하여 고속으로 그래픽 연산을 수행.

 

Shader의 역할

1. 3D 모델의 변환

객체를 화면에 그리지 위해 위치, 크기, 회전 등을 조정.

모델 좌표에서 화면 좌표로 변환.

2. 조명 및 색상 계산

물체에 빛이 어떻게 반사되고 흡수되는지 계산하여 현실감 있는 이미지 생성.

ex) 빛, 그림자, 반사

3. 픽셀 색상 정의

텍스처나 색상을 적용해 각 픽셀의 최종 색상을 결정.

그림자, 투명도, 반사 등 시각적 효과를 추가.

4. 포스트 프로세싱

렌더링된 이미지를 수정해 블러, 채도 조절, 왜곡 등 효과를 추가.

 

Shader의 종류

1. Vertex Shader

3D 모델의 정점(Vertex) 데이터를 처리. 정점의 위치를 계산하고 화면 좌표로 변환.

 

입력: 정점 데이터(위치, 색상, 법선 벡터 등)

출력: 변환된 정점 데이터

2. Fragment Shader/Pixel Shader

화면의 각 픽셀(Fragment)의 색상을 계산. 텍스처, 조명효과, 그림자 등을 적용.

 

입력: 텍스처 좌표, 조명 정보, 정점 셰이더의 출력.

출력: 픽셀의 최종 색상.

3. Compute Shader

그래픽 렌더링이 아닌 데이터 처리에 사용. 물리 연산, 복잡한 시뮬레이션, 데이터 병렬 처리 등에 활용.

4. Geometry Shader

정점과 정점 사이를 연결하거나 추가로 생성. 점, 선, 삼각형 등의 형태를 변환하거나 확대.

5. Tessellation Shader

모델을 더 세밀하게 세분화하여 고해상도 기하학을 생성.

 

Shader의 동작방식

셰이더는 GPU에서 병렬 처리로 실행된다.

ex) 화면에 1000만 개의 픽셀이 있다면 Fragment Shader는 각 픽셀에 대해 동시에 계산을 수행한다.

Shader의 실행흐름

1. 어플리케이션이 데이터를 준비 (정점, 텍스처 등)
2. Vertex Shader -> Geometry Shader -> Tessellation Shader

3. GPU가 최종 픽셀을 계산 (Fragment Shader)

4. 화면에 결과를 렌더링