Что такое шейдеры простыми словами?

Категория: Что такое?

– Автор: Игорь (Администратор)

В рамках данной статьи, я расскажу вам простыми словами что такое шейдеры, а так же зачем они нужны.

Требования к качеству компьютерной графики растут от дня к дню. Раньше 2D-графика считалась вполне достаточной и ее хватало, чтобы поражать воображение миллионов людей. В нынешнее же время, визуализации уделяется существенно больше внимания.

Однако, в периоды становления нынешней 3D-графики, многие столкнулись с той проблемой, что встроенных фильтров и примочек видеокарт (GPU) попросту не хватает. К примеру, нередко возникала необходимость в собственных эффектах. Поэтому многое приходилось делать вручную и проводить расчеты в основном процессоре компьютера (CPU), что несомненно отражалось на производительности (при том, что видюха, как говорится, "простаивала" без дела).

Так что, со временем появились различные технологии, такие как шейдеры, позволяющие использовать мощности GPU для специфических нужд.

Что такое шейдеры и зачем они нужны?

Шейдер - компьютерная программа (код), который можно запускать в процессорах видеокарты, не тратя без необходимости мощности центрального процессора. При чем из этих шейдеров можно выстраивать конвейеры (их последовательное применение). То есть, один и тот же шейдер можно применять к различного рода графическим объектам, что существенно упрощает процесс создания анимации.

Изначально, видеокарты подразумевали три типа - вершинный (для эффектов отдельно взятых вершин; например, для создания эффекта волн, отрисовка травы и прочее), геометрический (для небольших примитивов; например, для создания силуэтов) и пиксельный (для фильтров определенной области изображения; например, туман). И, соответственно, было три типа специализированных процессоров в плате. Позже же от подобного деления отказались и все процессоры видеокарт стали универсальными (поддерживают все три типа).

Снижение общей нагрузки центрального процессора это не все предназначение возможности создания собственных шейдеров. Стоит понимать, что немало игр и видео повторно используют одни и те же возможности. К примеру, зачем в десятках однотипных анимационных программах с нуля писать, например, эффекты для воды, если можно воспользоваться готовыми библиотеками, такими как OpenGL или же DirectX? Последние содержат в себе уже немало реализованных шейдеров и предоставляют более удобный метод написания собственных (не нужно писать низкоуровневые команды для GPU).

То есть, если раньше, чтобы создать самую простую анимацию или игру, нужно было обладать существенными познаниями, то в сегодняшних реалиях это задача посильная многим.

В чем польза подхода с шейдерами?

С шейдерами есть некая неразбериха, так как существуют различные стандарты языков программирования под разные библиотеки (GLSL - OpenGL, HLSL - DirectX и так далее), и это не считая того, что сами производители видеокарт могут поддерживать различные возможности. Однако, плюс их использования легко можно оценить, взглянув на картинку выше с примером разницы отображения между DirectX 9 и DirectX 10.

Таким образом, если вы используете шейдеры известной библиотеки, то достаточно выхода следующей версии, чтобы качество повысилось само собой. Конечно, тут есть нюансы, такие как совместимость, поддержка появившихся специализированных команд и прочее, но все же.

Кроме графики, подход с шейдерами полезен обычным пользователям следующими вещами:

1. Повышается скорость и производительность компьютера (ведь центральному процессору нет необходимости производить расчет графики вместо GPU).

2. Компьютерные игры и мультанимации стали выходить чаще, так как процесс их выпуска стал существенно проще по ряду причин. Есть готовые движки и библиотеки, соответственно, требования к знаниям и объему кода снизились. Анимационные эффекты стало возможно переносить от одного творения к другому без особых сложностей (к примеру, расширения к готовым движкам). Сам подход более унифицирован. И прочие.

Теперь, вы знаете что такое шейдеры, зачем они нужны и какая от них польза.