Shader Model（在3D图形领域常被简称SM）就是“优化渲染引擎模式”。事实上，Shader（渲染或称着色）是一段能够针对3D对象进行操作、并被GPU所执行的程序。通过这些程序，程序员就能够获得绝大部分想要的3D图形效果。在一个3D场景中，一般包含多个Shader。这些Shader中有的负责对3D对象表面进行处理，有的负责对3D对象的纹理进行处理。
早在微软发布DirectX 8时，Shader Model的概念就出现在其中了，并根据操作对象的不同被分为对顶点进行各种操作的Vertex Shader（顶点渲染引擎）和对像素进行各种操作的Pixel Shader（像素渲染引擎）。
时至微软发布DirectX 10.1之后，Shader Model的版本已经有五个版本了：分别是Shader Model1.0（DirectX8.0）、Shader Model2.0（DirectX9.0b）、Shader Model3.0（DirectX9.0c）、Shader Model4.0（DirectX10）、Shader Model4.1（DirectX10.1）和Shader Model5（DirectX11）。
在Shader Model发展史上，从SM 1.0进化到SM 2.0称得上是真正意义上的技术革命，后者赋予了显示芯片强大的能力，人们在游戏中也领略到前所未有的视觉体验，例如水面光影和雾化等特效的出现使游戏场景更真实。相对而言，SM 2.0到SM 3.0的改进不如SM 1.0到SM 2.0的变化大，SM 3.0除了支持32bit浮点运算是亮点外，其他特效用SM 2.0也可以完成。相比原先的Shader Model 3.0，Shader Model 4.0最大指令数从512条增加到了64000条;临时暂存器数量也从原先的32个增加到惊人的4096个;允许同时对128个Texture进行操作(Shader Model3.0只允许16个);材质texture格式变为硬件支持的RGBE格式，其中的"E"是Exponent的省略，是RGB共同的说明，这在HDR的处理上有很大的作用，摒弃了以往需要专门decoding处理HDR渲染的流程。 另外，对于纹理的尺寸Shader Model4.0也有惊人的提升，8192x8192的最高纹理分辨率比原先最高2048x2048的分辨率要高出4倍。
Shader Model 4.0另一个重大变化就是在VS和PS之间引入了一个新的可编程图形层----几何着色器(Geometry Shader)。原来的Vertex Shader和Pixel Shader只是对逐个顶点或像素进行处理，而新的Geometry Shader可以批量进行几何处理，快速的把模型类似的顶点结合起来进行运算。虽然其操作不会象Vertex Shader那样完整，只是处理器单个顶点的相关函数操作，但是这种操作却可以确定整个模型的物理形状。这将大大加速处理器速度，因为其它Shader单元将不再去需要判定数据所存在的位置，而只是需要简单的为特定区域进行操作就可以了。Geometry Shader可以把点、线、三角等多边形联系起来快速处理、同时创造新的多边形，在很短时间内直接分配给其他Shader和显存而无需经过CPU，烟雾、爆炸等复杂图象不再需要CPU来处理。从而极大的提高了CPU速度和显卡速度。游戏图象中可以出现许多精细场景，如不锈钢茶壶上清楚的反射出周围物体、超精细的人物皮肤等。
