Shader je krátký program napsaný ve specializovaném jazyce (např. HLSL pro DirectX nebo GLSL pro OpenGL), který grafická karta používá k vykreslení scény. Na rozdíl od běžných programů, které běží na procesoru (CPU) postupně, shadery běží na tisících jader grafického procesoru (GPU) současně, což umožňuje plynulé vykreslování složité 3D grafiky v reálném čase.

Moderní grafika vzniká v tzv. grafické rourě (Graphics Pipeline), kde na sebe různé typy shaderů navazují:

Zpracovává jednotlivé body (vrcholy) 3D modelů. Stará se o jejich pozici v prostoru, rotaci a deformaci.

• Příklad: Když se ve hře postava hýbe, vertex shader vypočítává, jak se mají pohnout body jejího brnění.

Dokáže vytvářet novou geometrii přímo za běhu. Může vzít jeden bod a vytvořit z něj trojúhelník nebo jiný tvar.

• Příklad: Generování částic deště nebo trávy kolem postavy.

Nejdůležitější pro výsledný vzhled. Počítá barvu každého bodu na obrazovce. Bere v úvahu světlo, textury a stíny.

• Příklad: Výpočet toho, jak se leskne mokrý asfalt nebo jakou barvu má kůže postavy pod pouliční lampou.

• Fixní pipeline (Před rokem 2000): Grafické karty měly napevno dané funkce. Vývojář mohl jen „zapnout světlo“, ale nemohl ovlivnit, jak přesně se vypočítá.
• Programovatelné shadery: Přišly s DirectX 8 a 9. Vývojáři dostali možnost psát vlastní kód pro grafickou kartu. To umožnilo vznik realistických materiálů (voda, kovy, kůže) a vizuální revoluci ve hrách.
• Unified Shader Model: Moderní architektura, kde GPU nemá oddělená jádra pro vrcholy a pixely. Každé jádro (Stream procesor) může spustit jakýkoliv typ shaderu podle aktuální potřeby.

Kromě her se shadery používají v mnoha dalších oblastech:

• Filmové efekty: CGI ve filmech využívá extrémně komplexní shadery pro simulaci ohně, vody a vlasů.
• Post-processing: Filtry ve videu nebo v aplikacích jako Instagram jsou ve skutečnosti pixelové shadery, které mění barvy hotového obrazu.
• GPGPU: Využití shaderů pro vědecké výpočty, simulace počasí nebo trénování umělé inteligence (GPT).

Podobně jako se programy píší v C++ nebo Pythonu, shadery mají své jazyky:

Související pojmy: DirectX, GPU, Pixel, Ray Tracing, Post-processing, OpenGL.