유니티) 기초 셰이더 #1

유니티) 셰이더 #1

3D모델은 버텍스라고 불리우는 3D 좌표들의 모음이다.

그것들은 삼각형을 이루기 위해서 서로간에 연결이 되어 있다.

 각 버텍스에는 몇가지 다른 정보들을 포함할 수 있다.

색상값, 방향(노말) 그리고 UV값이라고 불리는 텍스처 매핑을 위한 좌표들이 있다.

모델은 머터리얼없이는 렌더링이 불가능하고, 머터리얼은 셰이더와 그 셰이더 속성값을 포함한 일종의 덮개?이다.

셰이더구조

유니티는 서피스 셰이더와 버텍스, 버텍스 와 프래그먼트 셰이더 두 가지 타입의 셰이더를 지원한다. + 픽스드 함수 셰이더도 있다.

먼저 셰이더 기본 구조를 알아보자 어떤 셰이더든 구조는 모두 아래와 동일하다.

SubShader섹션은 여러개가 될 수 있다. 여기에 실질적인 GPU에 대한 명령을 담겨 있는데, 유니티 엔진은 그래픽 카드에 호환되는 것을 찾을 때까지 이것들을 순서대로 실행을 시도한다. 

여러 플랫폼을 고려하여 여러개 섹션을 나누는것이다.

프로퍼티

셰이더 프로퍼티는 머터리얼의 인스펙터 안에서 볼 수 있다. 따라서 인스펙터를 통해 그 값을 변경할 수도 있는 것이다. (C#의 public 필드 느낌)

스크립트를 사용하는 것과 다르게 머터리얼은 Asset이라서 프로퍼티 변경값이 그대로 남아있는다. 따라서 멈춘 후에도, 머티리얼에서 변경헀던 부분의 남아있는 것을 확인할 수 있다.

 첫번재와 두번째 프로퍼티에 사용된 2D 타입은 파라미터가 텍스처라는 것을 뜻한다. 

이들은 white, black, gray로 초기화 될 수 있다. 

또한 텍스처가 노멀맵으로 사용될 것을 의미하는 bump를 사용 할 수도있다.

Vector와 Color는 각각 X,Y,Z,W와 R,G,B,A이렇게 항상 4가지 요소를 가진다.

프로퍼티는 유니티에 의해 셰이더 내의 숨겨진 변수에 액세스 할 수 있도록 할 뿐이지 실제로 적용되지는 않는 것이다

그렇기 때문에 SubShader 본문을 정의 해야한다.

렌더링오더

 SubShader섹션은 셰이더의 실제 코드를 담고 있다. 이 코드는 C와 비슷한 Cg / HLSL로 작성된다.

대략적으로, 셰이더의 바디느느 이미지의 각각의 픽셀을 위해 실행된다. 

셰이더 안에서 수행할 수 있는 명령의 수가 제한 되지만, 계산을 여러 패스(pass)로 나누어 이런 것을 피할 수 도 있다. 

Tag는 우리가 작성 중인 셰이더의 특정 프로퍼티에 대해 Unity에게 얘기하는 수단이다.

여기서 말하는 특정 프로퍼티를 예를 들자면, 렌더링이 되어야 하는 순서를 뜻하는 Queue

모델을 어떻게 렌더링이 되어야 하는지를 뜻하는 RenderType같은 것들이 있다.

쉽게 Queue는 머터리얼의 렌더링 순서를 제어하기 위해 Queue태그를 지정할 수 있는 것이다.

(숫자가 작을 수록 먼저 그림)

Background(1000) : 배경과 스카이박스르 위해 사용

Geometry(2000) : 대부분의 불투명 오브젝트를 위해 사용되는 기본 레이블

Transparent(3000) : 투명 프로퍼티를 가지는 머티리얼(유리, 불, 파티클, 물 등등)에서 사용된다.

Overlay(4000) : 렌즈 플레어같은 이펙트, GUI, 텍스트와 같은 것을 그릴때 사용

서피스 셰이더

머티얼이 매 순간 빛에 의해 영향 받으며 현실감 넘치게 시뮬레이션하고 싶은 경우

라이트(빛)가 반영되는 방법에 대한 계산은 내부에 숨기고, surf라는 함수 안에서 알베도, 노멀, 반사율등 과 같은 "직관적인" 속성만 정해주는것이다.

예제코드를 보면 sampler2D _MainTex라인을 사용하여 입력되는 것을 알 수 있다. 

이것은 surf함수에서 머티리얼의 Albedo속성으로 설정된다.

버텍스/프래그먼트 셰이더

버텍스/프래그먼트 셰이더는 거의 GPU가 삼각형을 렌더링하는 방법대로 동작하게된다.

그리고 라이트와 어떻게 작용하는지에 대해 특별히 내장되거나 정해진 컨셉이없다. 

모델의 지오메트리는 먼저 버텍스를 변경할 수 있는 vert라는 함수로 전달된다. 

그 후에, 각 픽셀에 대해서 최종 RGB색상을 결정하는 frag라는 함수로 전달된다.

보통 이 유형의 셰이더는 2D이펙트, 후처리 또는 서피스 셰이더로 표현되기 어려운 복잡한 3D특스 이펙트를 구현하는 유용하다. 

<적용>

vert함수 안을 보면, 버텍스들을 그 원래의 3D공간에서 스크린 상의 최종 2D포지션으로 변환하는 코드가 있다. 

유니티는 이 변환에 대한 수학적인 내용을 감추기 위해서 UNITY_MATRIX_MVP를 사용하여 단순화 하였다. 이 후, frag함수를 반환하면 모든 픽셀이 빨간색으로 칠해진다.

https://unity3d.com/kr/learn/tutorials/topics/graphics/gentle-introduction-shaders