HLSL 뉴비의 공부한 내용 정리하기 위해 작성하는 벨로그
공부해야할 영역은 두 가지다.
- 버텍스 쉐이더
- 픽셀 쉐이더
버텍스 쉐이더는 말 그대로 오브젝트의 버텍스에 대한 값을 처리하는 영역이고, 픽셀 쉐이더는 해당 오브젝트를 모니터에서 그리기 위해 하나하나의 픽셀에 들어갈 색상을 계산해 처리하는 영역을 말한다.
기존의 유니티 파이프라인에서는 스탠다드 서피스 쉐이더로 CG언어를 사용해야했다. URP에서는 서피스 쉐이더가 호환이 안돼서 Shader Graph와 HLSL를 이용해 쉐이더를 만들어야 한다. 만약 URP에서 서피스 쉐이더로 적용되어있다면 핑크색상으로 재질이 바뀔 것이다. 오류가 난다는 뜻이다.
HLSL랑 서피스 쉐이더는 비슷하면서 많이 다르다. 쉐이더 랩을 이용하는 것까지는 동일하지만, 버텍스 쉐이더와 픽셀 쉐이더 영역을 구분해서 사용하고 자료를 받아오는 방식이 조금 다른 것 같다.
이 벨로그에서는 HLSL와 쉐이더 그래프만 다룰 예정이다.
가장 기본적인 HLSL 코드의 구조를 알아보자.
공부한 내용을 정리하기 위한 거라, 주석을 이것 저것 달아놨다.
아래는 CG로 작성된 유니티 unlit 기본 쉐이더를 HLSL로 바꾼 코드이다. 
쉐이더 만드는 방법 : 프로젝트 창에서 우클릭 > Create > Shader > Unlit Shader
Shader "Unlit/UnlitShader" //Unlit 이라는 폴더 안에 UnlitShader라는 이름의 쉐이더라는 뜻
{
Properties //여기가 쉐이더 랩 코드, 유니티 매터리얼에서 노출되는 프로퍼티들을 선언한다.
{
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
//_레퍼런스 이름 ("유니티 프로퍼티에서 보여지는 이름", 자료형) = "자료형에 맞는 기본 값"{}
}
SubShader
{
Tags {
"RenderType"="Opaque" //렌더 타입이 불투명이라는 선언
//불투명 = "Opaque", 알파 클립 "TransparentCutout"
//반투명 = "Transparent", 배경(스카이박스) = "Background"
//오버레이(GUI 텍스쳐, 후광 등 효과) = "Overlay"
"RenderPipeline" = "UniversalPipeline"
"Queue" = "Geometry" //배경 = "Background", 불투명 = "Geometry"
//알파 클립 = "AlphaTest", 반투명 = "Transparent", 오버레이 = "Overlay"
}
LOD 100 //Subshader로 여러 사양의 쉐이더를 만들고,
//그 안의 LOD 값을 이용해 낮은 성능의 기기에서 낮은 사양의 쉐이더가
//돌아갈 수 있도록 조절할 수 있다고 한다. 낮은 쉐이더 성능으로 돌리려면
//스크립트에서 Maximum LOD 수치를 따로 정해줘야한다고 한다.
Pass
{
HLSLPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag //쉐이더가 어떻게 컴파일 될지를 지시하는
//전처리 문법이라고 한다.
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"
//HLSL쉐이더 라이브러리를 사용한다는 뜻
struct appdata //이 구조에서 사용할 버텍스 정보를 받는다. appdata, Attributes 등으로 주로 이름을 사용
{
float4 vertex : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f //v2f는 vertex to fragment 라는 의미다. 앞에서 받은 버텍스 정보를 프래그먼트로 보내주기 위해 선언하는 영역
//버텍스에서 픽셀 데이터로 보낼 정보값을 선언하는 거라고 인지했다.
//보간기 역할을 해주는 듯?
//v2f나, Varyings라는 이름으로 주로 사용
{
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 vertex : SV_POSITION;
};
sampler2D _MainTex;
//프로퍼티에서 선언한 레퍼런스를 버텍스, 프래그먼트 쉐이더에서 사용하기 위해 변수로 선언해줘야 한다.
//sampler2D는 샘플러와 텍스쳐를 한번에 선언한 것이고, 구형 플랫폼에서 사용되는 방법이라고 한다.
//다만 보간기가 많아질 때, 간략하게 사용할 수 없기 때문에 아래처럼 샘플러와 텍스쳐를 따로 선언해주는게 좋다고 한다.
//위 내용을 텍스쳐와 샘플러로 나누면 다음과 같이 표현할 수 있다.
//Texture2D _MainTex;
//SamplerState sampler_MainTex;
//같은 내용으로 매크로 사용시
//TEXTURE2D (_MainTex);
//SAMPLER(sampler_MainTex);
CBUFFER_START(UnityPerMatial)
float4 _MainTex_ST;
//텍스쳐_ST; 를 선언해주는 이유: 버텍스나 프래그먼트 쉐이더에서
//텍스쳐의 타일링과 오프셋을 이용하는 함수가 있는데
//거기에 변수로 들어가기 때문에 미리 선언해줘야 한다.
CBUFFER_END
//CBUFFER 사용하는 이유 : SRP Batcher에 호환되게끔 만들 수 있음
//책의 요약 : 텍스쳐와 샘플러를 제외한 모든 변수들은 CBUFFER START와 END에 묶어준다.
//위에까지 변수 선언이었는데, 아래 버텍스와 픽셀 쉐이더에서 사용할 변수를
//미리 선언해야 사용 가능하니 버텍스, 프래그먼트 쉐이더 앞쪽으로 선언해준 것
v2f vert (appdata v) //여기가 버텍스 쉐이더. 매개변수 v를 갖고, o값을 반환
{
v2f o;
o.vertex = TransformObjectToHClip(v.vertex.xyz);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
//TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex)는 매크로인데, 원형은
//v.uv.xy * _MainTex_ST.xy +_MainTex_ST.zw;
return o;
}
half4 frag (v2f i) : SV_Target //여기가 프래그먼트 쉐이더다.
//CG언어에서는 void(자료형 정해지지 않음) surf로 선언하고
//inout SurfaceOutputStandard o를 반환하는 구조였지만,
//HLSL에서는 half4라는 자료형 함수로 v2f i를 매개변수로 갖고
//half4값인 rgba값을 반환하게 만든다.
//아직 안 해봤지만 void를 써서 프래그먼트 쉐이더를 작성할 수 있을 것 같다?
{
half4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
//이 tex2D(_MainTex, i.uv);부분은 앞서 샘플러와 텍스쳐로 나눴던
//두 가지 방법으로 작성할 수 있다.
//half4 color = _MainTex.Sample(sampler_MainTex, uv)
//매크로를 이용하면 다음과 같다.
//half4 color = SAMPLER_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, i.uv);
//개인적으로 매크로 방식이 간략해서 이쪽을 쓰게되는 것 같다.
return color;
}
ENDHLSL
}
}
}
참고 서적
- 테크니컬 아티스트를 위한 유니티 쉐이더 스타트업
- 아티스트를 위한 유니티 URP셰이더 입문
- (강의) Unity URP Shader Training 2021 (https://www.youtube.com/playlist?list=PLo0EL2mTb8Nw6GRRrYhXIG6vh9U-BukXZ)
