유니티는 2020부터 새로 생성된 내장된 물리기반 랜더링 쉐이더인 Standard Shader를 씀

기본적으로 유니티는 일반적으로 쉐이더 생성에서 5가지 유형을 생성 가능한데

StandardSurfaceShader,UnlitShader,LmageEffectShader,ComputeShader,RayTracingShader를 씀

여기서

스탠다드 쉐이더는 기본 조명 모델을 포함하는 표면 쉐이더 템플릿을 생성

언릿 쉐이더는 조명 없이, 그러나 FOG를 포함하는 기본 버텍스,프래그먼트 쉐이더를 생성함

이미지 이펙트 쉐이더는 화면 후처리 효과용 쉐이더

컴퓨트 쉐이더는 특수 쉐이더인데, GPU 병렬성을 이용한 일반 렌더 파이프라인과 관련 없는 계산 수행함

이런식으로 특수한 쉐이더를 구현할 수 있음.

레이트레이싱은 유니티 실시간 레이트레이싱에 쓰는 쉐이더, 레이트레이빙은 장면의 개별 픽셀에 대한 레이(Ray,즉 빛)을 추적하여 현실에게서 얻는 빛 반사를 시뮬레이션 하는 기술,

유니티의 쉐이더의 기초는 HLSL,GLSL도 아닌 쉐이더 랩(ShaderLab)이라는 고급 렌더링 추상화 레이어임

사실 머티리얼 표시하는 모든 것을 정의한다는 점에서 FX언어와 유사하다고 할 수 있음

유니티 쉐이더의 기본 구조는 다음과 같음

Shader "쉐이더 이름"

속성(Properties)

서브 쉐이더(SubShader)

서브 쉐이더(SubShader)
Fallback

머티리얼과 유니티 쉐이더간의 연결을 일반적으로 프로퍼티라고 하고

인스펙터, 즉 머티리얼 패널에서 일반적으로 보이게 정의할 수 있음

머티리얼 속성Properties은 기본적으로

숫자 유형인 Int, Float, Range와 같은 프로퍼티의 기본값은 단일 숫자이고,

Color, Vector와 같은 프로퍼티의 기본값은 괄호로 둘러싸인 4차원 벡터이며,

2D, Cube, 3D의 세 가지 텍스처 유형의 기본값은 약간 더 복잡하며 문자열 뒤에 괄호로 묶인 한 쌍으로 지정됨.

여기서 문자열은 비어 있거나 "흰색", "검은색", "회색" 또는"Bump".로 되어있음

괄호의 목적은 원래 일부 텍스처 속성을 지정하는 것.

고정 파이프라인의 텍스처 좌표 생성을 제어해야 하는 경우,

버텍스 셰이더에서 해당 텍스처 좌표를 계산하는 코드를 작성해야함

서브 쉐이더(SubShader)는 여러개 있어도 되지만, 무조건 하나이상은 존재해야함

유니티에서는 쉐이더를 로드해야할까, 서브 쉐이더 블록을 스캔한 다음 플랫폼에서 실행할 첫번째 서브 쉐이더를 선택함.

만약, 그 어떤 서브 쉐이더라도 없을 경우 FallBack으로 지정된 쉐이더를 사용함.

유니티에서 Fallback을 사용하는 이유는 기본적으로 그래픽카드마다 기능이 다르기때문에.

SubShader블록에 정의된 것은 일반적으로 다음과 같은데

Tags

RenderSetup

Pass{}

서브 쉐이더는 기본적으로 일련의 패스와 렌더 셋업 태그 설정을 함

각패스는 완전한 랜더링 프로세스를 정의하지만, 패스가 너무 많으면 랜더링 성능이 저하됨. 따라서 가능한 최소한의 패스를 사용해야함

서브쉐이더의 경우 상태 및 태그도 패스에서 선언할 수 있음.

쉐이더 랩은 이런 일련의 랜더링 상태 설정 명령을 제공하여, 블렌딩/뎁스 여부등의 다양한 상태를 설정할 수 있음

Cull 컬링 모드 설정

ZTest 심도 테스트 설정 시 사용되는 기능(그림자 그릴때 씀 그에 대해서 내가 쓴 글 링크)

ZWrite 딥 라이팅 켜기/끄기

Blend 블렝딩 모드 켜기 및 설정

위의 랜더링 상태가 서브쉐이더 블록에 설정되면 나머지 모든 패스에 일괄적용됨. 이를 원하지 않을 경우, 패스 시멘틱 블록에서 별도로 설정가능함

서브쉐이더는 기본적으로 태그는

Key/Value Piar 로 이루어진 키와 문자열 유형임.

이러한 키와 밸류 페이너는 랜더링 엔진간의 일종의 통신 브리지임

태그의 기본 구조는 이러함

Tags{"TagName1" = "Value1" "TagName'2" = "Value2"}

유니티가 지원하는

서브쉐이더 태그 유형

Queue -랜더링 순서 제어, 객체가 속하는 렌더링 대기열 지정

RenderType - 쉐이더 종류 분류

DisableBatching - 일부 서브 쉐이더에서 버텍스 애니메이션을 위해 공간 좌표 쓸때, 유니티의 일괄 처리기능 여부를 키고 끌수있음.

ForceNoShadowCasting - 객체가 그림자를 투사할지

IgnoreProjector -서브 쉐이더를 사용하는 객체의 반투명 여부

CanUseSpriteAtlas -서브 쉐이더가 스프라이트에 사용되는 경우 False

PreviewType - 패널에서 미리보기

패스 태그 유형

LightMode Unity의 랜더링 파이프에서 이 패스 역할 정의

RequireOptions 특정 조건 충족시 패스가 랜더링되도록 지정

Fallback

-모든 서브 쉐이더가 이 그래픽 카드에서 실행되지 않을 경우 최하수준으로 실행되는 쉐이더를 폴백이라고함

실제로 폴백은 그림자 투사에도 영향을 끼치고, 기본적으로 유니티 범용 패스가 포함되어있기때문에 직접 모든 패스를 구현할 필요가 없음.

쉐이더 유형

기본적으로 표면 쉐이더(SurfaceShader)는 서브 쉐이더의 CGPROGRAM과 ENDCG사이에 정의됨

그 이유는 표면 쉐이더를 사용할 때, 개발자가 사용할 패스 수, 각 패스가 랜더링 되는 방식에 대해서 생각할 필요가 없고, 이 작업을 유니티 엔진 차원에서 해줌

CGPROGRAM과 ENDCG사이의 코드는 CG/HLSL을 사용하여 작성되는데, Cg/HLSL 언어는 쉐이더 언어와 중복되서 쓸 수가 있음

Shader "Custom/Simple Surface Shader"{

SubSHader{

Tags{"RenderType"="Opaque"}

CGPROGAM

#pragma surface surf Lambert

struct Input{

float4 color : COLOR;

};

void surf(Input IN,inout SurfaceOutput o){

o.Albedo = 1;

}

ENDCG

}

Fallback "Diffuse"

}

Shader "Custom/Simple VertexFragment Shader"{

SubShader{

Pass{

CGPROGRAM

#progama vetex vert

#pragma fragment frag

float4 vert(float4 v : POSITION) : SV_POSITON{

return mul(UNITY_MATRIX_MVP,v);

}

fixed4 frag() : SV_Target{

return fixed4(1.0,0.0,0.0,1.0);

}

ENDCG

}

}

}

버텍스/ 프래그먼트 쉐이더 또한 CGPROGRAM과 ENDCG사이에 정의되야함

표면 쉐이더와 차이점은 SubShader가 아닌 Pass 블록에서 작성된다는거

따라서 유니티 쉐이더는 실제 쉐이더가 아님.

전통적인 쉐이더에서는 입력 출력을 하기 위해서 출력 위치 대응을 해야했지만, 유니티 쉐이더에서는 특정 블록만 활성화하면됨.

유니티 쉐이더는 모델에 제공되는 버텍스 위치, 텍스쳐 좌표, 노멀에 직접 접근할 수 있으므로 개발자는 쉐이더에 데이터를 전달하기위한 추가 코딩이 필요 없음

간단하게 구현해본

Ramp텍스쳐를 사용한 단방향 머티리얼라이즈 쉐이더

프로테제 효과라고 남한테 알리기위해서 글쓰는게 공부를 곱씹는데 도움된다고해서 글을 적어본다.