[Graphics] 그래픽스 스터디 (2)

박민주·2022년 1월 21일

Shader Unity graphics

Unity

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모니터에 표현되는 색

가산혼합 (빛의 삼원색)
더하면 더할 수록 밝아지고, 모두 더하면 흰색이 됨

그리고 모니터는 RGB로 구성된 3개의 서브픽셀이 하나의 full pixel을 이루는 구조이다

이 서브픽셀들은 매우 작아서 육안으로는 잘 보이지 않는다
그리고 멀리서 보면 하나의 색으로 보인다

컬러의 덧셈과 뺄셈

최소 0, 최대 1인 float을 사용함
(0, 0, 0) + (1, 0, 1) = (1, 0, 1)
0보다 작거나, 1을 넘어가는 수가 있어도 모니터에 표현되는 색은 최소 0, 최대 1로 표현됨

컬러의 곱셈과 나눗셈

(0.5, 0.5, 0.5) * (0.5, 0.5, 0.5) = (0.25, 0.25, 0.25)
x,y,z가 있으면 x는 x끼리 각각 곱해지는 구조
숫자가 작아지기 때문에 곱하면 보통 더 어두운 색이 됨
나눗셈은 상대적으로 계산이 느리기 때문에 곱셈 연산으로 대치하는게 좋음

유니티 쉐이더

1. Shader Lab

2. Surface Shader

우리가 배울 거
https://docs.unity3d.com/kr/530/Manual/SL-SurfaceShaders.html

3. Vertex & Fragment Shader

자동으로 처리해주는 부분이 거의 없어 모두 수동으로 해주어야 함
최적화와 고급 기법 표현 시에 좋음

실습

1. Properties

Shader "Custom/NewSurfaceShader"
{
    Properties
    {
        _Brightness ("Brightness", Range(0, 1)) = 0.5
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
        _MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}
        _Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5
        _Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0
    }
}

위에서 내가 추가해준 건 Brightness 이고, 나머지는 기본적으로 작성되어 있다
Properties에 추가된 것들이 아래 사진과 같이 Material의 인스펙터창에 나타나서 값을 조정할 수 있게 된다

2. SubShader

Shader "Custom/NewSurfaceShader"
{
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 200

        CGPROGRAM
        sampler2D _MainTex;

        struct Input
        {
            float2 uv_MainTex;
        };

        half _Glossiness;
        half _Metallic;
        fixed4 _Color;

        void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o)
        {
            fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * _Color;
            o.Albedo = c.rgb;
            o.Metallic = _Metallic;
            o.Smoothness = _Glossiness;
            o.Alpha = c.a;
        }
        ENDCG
    }
    FallBack "Diffuse"
}

1) Tags

조건을 나타내고, 조건에 맞는 경우에 해당 SubShader 연산이 수행된다

2) LOD(Level of Detail)

모델링 데이터의 정밀도를 단계별로 조정하는 것을 말한다.
기본값인 200일 때 가장 예쁘다고 한다

3) CGPROGRAM ~ ENDCG

유니티 자체 스크립트가 아닌 CG 언어를 이용해서 직접 쉐이더를 짜는 부분
유니티 서피스 쉐이더는 스크립트와 쉐이더 언어를 같이 섞어서 씀!

4) struct Input { }

엔진으로부터 받아와야 할 데이터들이 들어감

5) surf(Input IN, inout SurfaceOutputStandard)

색상이나 이미지가 출력되는 부분을 만들 수 있음
첫번째 인자는 4번에 Input 구조체가 들어오는 부분
SurfaceOutputStandard는 쉐이더 코드 안에서 보이지는 않지만 다음과 같은 구조로 되어 있음

struct SurfaceOutputStandard 
{
    fixed3 Albedo; // 물체가 빛을 받았을때 반사하는 정도
    fixed3 Normal;
    fixed3 Emission; // Self-illumination, 자기 발광 기능
    half Metallic;
    half Smoothness;
    half Occlusion;
    half Alpha;
}