셰이더는 그낭 함수일까?

GPU 프로그래밍의 착각과 진실

1. 셰이더는 정말 함수일까?

void main()
{
    gl_Position = ...;
}

 

처음 GLSL 셰이더 코드를 보면 진짜 함수처럼 생겼다.

C 언어와 똑같은 void main()에, 변수 선언, 수식, return 없이도 끝나는 심플한 구조까지.

 

그래서 흔히 이렇게 착각하곤 한다.

"아하, 셰이더도 함수니까 그냥 내가 부르면 되겠네?"

 

그런데 막상 실행해 보면 이상하다.

main()을 딱 한 번 쓴 것 같은데, 화면 전체에 셰이더가 작동한다.

어라? 내가 호출한 적 없는데?

 

그럼 셰이더는 대체 뭐지?

그냥 함수처럼 보이는데.... 진짜 함수는 아닌 걸까?

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2. 셰이더란 무엇인가?

셰이더는 GPU에서 실행되는 작은 프로그램이다.

이 프로그램은 정점(Vertex), 픽셀(Fragment), 도형(geometry) 같은 그래픽 데이터를 처리하는 전용 처리 유닛으로 작동한다.

 

대표적인 셰이더 종류는 다음과 같다

• Vertex Shader: 정점 하나하나의 위치와 속성 처리
• Fragment Shader: 픽셀 하나하나의 색상 결정
• (선택적) Gemetry / Tessellation / Compute 등

이 셰이더들은 모두 특정 그래픽 파이프라인의 단계에 '자동'으로 삽입되어 실행된다.

즉, 우리가 직접 호출하는 것이 아니라, GPU가 데이터를 처리할 때마다 스스로 실행된다.

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3. 셰이더 구조는 함수처럼 생겼다

// vertex shader
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;

void main()
{
    gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}

// fragment shader
#version 330 core
out vec4 FragColor;

void main()
{
    FragColor = vec4(1.0, 0.5, 0.2, 1.0); // 주황색
}​

 

이 코드를 보면 정말 함수처럼 생겼다.

심지어 void main() 도 똑같고, 변수도 선언하고, 곱셈 연산도 하고, 값을 대입하고...

 

하지만 이 셰이더는 우리가 실행하지 않는다.

대신 OpenGL이 glDraw*()를 호출하는 순간 수천 번 자동 실행한다.

예를 들어 1000개의 정점이 있다면, vertex shader의 main()은 1000번 실행된다.

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4. CPU함수 vs GPU 셰이더의 결정적 차이점

항목	CPU함수	GPU 셰이더
실행 주체	내가 호출함	GPU가 자동 실행
실행 횟수	호출한 만큼	정점/픽셀 개수 만큼 반복 실행
입출력 구조	인자, 반환값	in/out, uniform, gl_Position등 특수 변수
실행 위치	CPU의 한 쓰레드	GPU의 수천 개 코어에서 동시에 실행
목적	논리 처리, 계산	그래픽 처리 전용

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5. 데이터가 흐르면 실행되는 파이프라인

셰이더는 함수처럼 생겼지만, 실행 흐름이 함수가 아니다.

우리는 vertexShader.main() 같은 걸 호출하지 않는다.

대신 우리가 하는 일은 단 하나다.

glDrawArrays(...);

 

그러면 GPU는 내부적으로 다음과 같은 일을 한다

1. 버퍼에 담긴 정점 데이터를 꺼냄
2. 정점 개수만큼 vertex shader의 main()을 병렬 실행
3. 삼각형 조립 -> rasterization -> 각 픽셀마다 fragment shader의 main() 병렬 실행

즉, 셰이더는 데이터 흐름에 붙은 작은 프로그램이다.

마치 공장 컨베이어 벨트 위의 자동화 로봇팔처럼,

데이터가 지나갈 때 알아서 일하는 프로그램이다.

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6. 함수처럼 짜긴 짤 수 있다

vec3 brighten(vec3 color, float power) {
    return clamp(color + vec3(power), 0.0, 1.0);
}

void main()
{
    FragColor = vec4(brighten(vec3(1.0, 0.3, 0.1), 0.2), 1.0);
}​

GLSL은 일반적인 함수도 지원한다.

그래서 셰이더 안에서도 보조 함수를 정의해서 재사용할 수 있다.

 

하지만 이 코드도 픽셀 수만큼 main()이 실행되며,

그 안에서 각각 brighten()이 호출되는 것일 뿐이다.

 

결국 구조는 함수 같지만, 전체 흐름은 병렬 파이프라인에 속해 있다.

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7. "프로그래머가 직접 호출하지 않는 함수"

프로그래밍의 본질은 "함수를 정의하고 호출"하는 데 있다고 생각할 수 있다.

하지만 셰이더는 다르다.

• 우리는 직접 호출하지 않는다.
• 호출 순서를 정하지도 않는다.
• return 값도 없다.

그럼에도 불구하고, 정의된 코드는 자동으로 동작하며 세상을 바꾼다.

 

이건 마치 JavaScript의 이벤트 리스너 같기도 하고,

함수형 프로그래밍의 map/filter처럼 데이터에 따라 자동 호출되는 콜백 구조와도 닮았다.

셰이더는 "나를 불러줘"가 아니라
"내가 그 자리에 있으면 알아서 불러주겠지"에 가까운 존재다.

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8. 요약 - 셰이더는 GPU의 함수 같지만, '그런 함수'는 아니다

• 셰이더는 함수처럼 보이지만,
• 파이프라인에서 자동으로 실행되며,
• GPU의 수많은 코어에서 병렬적으로 작동하는 그래픽 전용 프로그램이다.

이런 점에서 셰이더는 일반적인 프로그래밍 함수보다

GPU 병렬 처리에 특화된 작은 데이터 기반 스크립트라고 보는 게 더 정확하다.