Shaders: ShaderLab & 고정함수 쉐이더 - 유니티3D ( Unity3D )

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======Shaders: ShaderLab & 고정함수 쉐이더======

이 지침서는 사용자가 자신만의 쉐이더를 생성하여 사용자 게임을 더 멋있게 만들 수 있는 방법을 가르쳐줍니다!

유니티는 ''ShaderLab''이라고 불리는 강력한 쉐이딩과 머티리얼 언어를 갖추고 있습니다. 스타일 상으로 이는 CgFX 와 Direct3D Effects (.FX) 언어와 비슷하여 - [[class-Material|''Material'']]을 디스플레이 하는데 필요한 모든 것을 표현하여 줍니다.

쉐이더(Shader)는 유니티의 [[class-Material|Material Inspector]]와 여러 종류의 그래픽 하드웨어 성능을 타깃으로 구현한 다수 쉐이더의 구현(''SubShaders'')에서 보여주는 속성으로, 그 각각은 그리고 완전한 그래픽 하드웨어 랜더링 상태, 고정 함수 파이프라인 설정 혹은 사용할 버텍스(vertex)/프래그먼트(fragment) 을 설명합니다. Vertex와 fragment 프로그램은  고수준의  ''Cg/HLSL'' 프로그램 언어입니다.

이 지침서는 고정 함수(fixed function)과 프로그램 가능한(programmable) 파이프라인을 둘 다 사용하는데 쉐이더를 어떻게 작성할 지를 알려줍니다. 저희는 이 지침서의 독자가[[http://opengl.org/documentation/red_book|OpenGL]]과 Direct3D 랜더링 상태, 고정 함수와 프로그램 가능한 파이프라인에 대한 기초적인 이해가 있고 [[http://developer.nvidia.com/object/cg_toolkit.html|Cg]], [[http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb509561(VS.85).aspx|HLSL]] 혹은 [[http://www.opengl.org/documentation/glsl|GLSL]] 프로그램 언어에 대해서도 일부 알고 있다고 가정합니다. 일부 쉐이더 지침서와 문서는[[http://developer.nvidia.com/page/home.html|NVIDIA]]와 [[http://developer.amd.com/GPU/Pages/default.aspx|AMD]] 개발자 사이트에서도 찾을 수 있습니다.

=====시작하기=====

새로운 쉐이더를 생성하려면, 메뉴 바에서 **Assets->Create->Shader**을 선택하든지 혹은 현존하는 쉐이더를 복제하여 거기서 시작하면 됩니다. 새로운 쉐이더는 ''Project View''에서 그것을 더블클릭 하여 편집할 수 있습니다.

가장 기본적인 쉐이더부터 시작해봅니다:

<file csharp>Shader "Tutorial/Basic" {
    Properties {
        _Color ("Main Color", Color) = (1,0.5,0.5,1)
    }
    SubShader {
        Pass {
            Material {
                Diffuse [_Color]
            }
            Lighting On
        }
    }
} </file>

위 간단한 쉐이더는 가장 기본적으로 가능한 것을 보여줍니다. //Main Color//라 불리는 컬러 속성을 설정하고 장미색조의 (red=100% green=50% blue=50% alpha=100%) 디폴트 값을 할당합니다. 그리고 ''Pass''를 호출하여 해당 오브젝트를 랜더링 하고, Pass에서는 diffuse 머티리얼 컴포넌트를 //_Color//속성으로 설정하고 pre-vertex lighting을 켭니다.

이 쉐이더를 시험하려면, 머티리얼을 하나 생성하고, 드롭다운 메뉴에서(**Tutorial->Basic**)해당 쉐이더를 선택한 다음 그 머티리얼을 어느 오브젝트에 할당합니다. 머티리얼 인스펙터에 있는 색깔을 수정하고 변화를 감상하십시오. 이제 좀 더 복잡한 것으로 시도해 봅니다!

=====기초적 버텍스 라이팅(Basic Vertex Lighting)=====

만일 사용자가 기존의 복잡한 쉐이더를 열면, 언뜻 전체를 이해하기가 어려울 수 있습니다. 일단 사용자가 첫 발을 뗄 수 있도록 유니티에 내장되어 출품되는 ''VertexLit''이라는 쉐이더를 해부해 보겠습니다. 이 쉐이더는 표준적인 버텍스당 (per-vertex) 라이팅을 실행하기 위해 고정 함수 파이프라인(fixed function pipeline)을 사용합니다.

<file csharp>Shader "VertexLit" {
    Properties {
        _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,0.5)
        _SpecColor ("Spec Color", Color) = (1,1,1,1)
        _Emission ("Emmisive Color", Color) = (0,0,0,0)
        _Shininess ("Shininess", Range (0.01, 1)) = 0.7
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" { }
    }

SubShader {
        Pass {
            Material {
                Diffuse [_Color]
                Ambient [_Color]
                Shininess [_Shininess]
                Specular [_SpecColor]
                Emission [_Emission]
            }
            Lighting On
            SeparateSpecular On
            SetTexture [_MainTex] {
                constantColor [_Color]
                Combine texture * primary DOUBLE, texture * constant
            }
        }
    }
} </file>

} 
모든 쉐이더들은 //[[unity:SL-Shader|Shader]]//라는 키워드에서 시작해서 해당 쉐이더의 이름을 나타내는 문자열로 이어집니다. 이 이름은''Inspector''에 나타나는 이름입니다. 이 쉐이더의 모든 코드는 이 후 중괄호//{ }// 사이에 위치 되어야 합니다. (이것을 블록(block)이라 부릅니다).

*이름은 짧고 의미 있어야 하지만 _.shader_ 파일 이름과 동일해야 하는 것은 아닙니다.
*유니티에서 쉐이더를 서브메뉴에 두려면, 빗금(slash, /)를 사용합니다. 예를 들면, //MyShaders/Test//는 **MyShaders**라 불리는 서브메뉴 안에 **Test**를 보여주고 혹은 **MyShaders->Test**로 표시합니다.

쉐이더는 //Properties//블록으로 구성되어 있고 그 뒤에는 //SubShader//블록이 따라옵니다. 각각의 블록은 다음 섹션에 설명되어 있습니다.

=====속성=====

쉐이더 블록의 시작 부분에서 사용자는 [[class-Material|Material Inspector]]. 에서 아티스트가 편집 할 수 있는 어떤 속성이든 설정할 수 있습니다. //VertexLit//의 예에서 해당 속성은 이렇게 됩니다:

해당 속성들은 //[[unity:SL-Properties|Properties]]// 록 내에서 별개의 라인들로 리스트 되어 있습니다.  각각의 속성은 내부 이름(//Color//, //MainTex//)으로 시작하고, 괄호 뒤에는 인스펙터에서 보여주는 이름과 속성의 타입이 나옵니다:

사용 가능한 타입의 종류는 [[unity:SL-Properties|Properties Reference]]을 참조하십시오. 디폴트 값은 속성의 타입에 따라 다릅니다. 컬러의 사례에서는, 디폴트 값은 네 콤포넌트 벡터이어야 합니다.

이제 속성 설정은 끝났고, 실제 쉐이더를 작성 할 준비가 되었습니다.

=====쉐이더 본문(The Shader Body)=====

본격적으로 시작하기 전에, 쉐이더의 기본 구조를 정해 봅니다.

서로 다른 그래픽 하드웨어는 다른 성능을 가지고 있습니다. 예를 들어, 어떤 그래픽 카드는 프래그먼트 프로그램을 지원 하지만 어떤 하드웨어는 지원하지 않습니다; 어떤 것은 pass 당 네 텍스처를 펼칠 수 있지만 어떤 것은 두 개나 하나만 가능한 것 등입니다. 사용자의 하드웨어가 무엇이든 최대한 효율적으로 사용할 수 있도록, 모든 ''SubShaders''를 점검하여 해당 하드웨어가 지원하는 첫 번째 것을 사용합니다.

<file csharp>Shader "Structure Example" {
    Properties { /* ...shader properties... }
    SubShader {
    	// ...subshader that uses vertex/fragment programs...
    }
    SubShader {
    	// ...subshader that uses four textures per pass...
    }
    SubShader {
    	// ...subshader that uses two textures per pass...
    }
    SubShader {
    	// ...subshader that might look ugly but runs on anything :)
    }
} </file>

이 시스템은 유니티가 모든 현존하는 하드웨어를 지원하고 각각의 품질을 최상으로 보장하는 것을 가능케 합니다. 하지만 이는 또한 결과적으로 긴 쉐이더를 만들게 됩니다.
각 SubShaders 블록 내에서 사용자는 모든 pass가 공유하는 랜더링 상태를 설정하고, 랜더링 pass 자체를 정합니다. 사용 가능한 명령어의 전체 리스트는 [[unity:SL-SubShader|SubShader Reference]]에서 찾을 수 있습니다.

=====Passes=====

각 subshader는 pass의 모음입니다. 각 pass에는 object geometry가 랜더링 되므로 적어도 하나 이상의 pass가 존재해야 합니다. 저희 VertexLit 쉐이더에는 단 하나의 pass만 있습니다:

<file csharp>// ...snip...
Pass {
    Material {
        Diffuse [_Color]
        Ambient [_Color]
        Shininess [_Shininess]
        Specular [_SpecColor]
        Emission [_Emission]
    }
    Lighting On
    SeparateSpecular On
    SetTexture [_MainTex] {
        constantColor [_Color]
        Combine texture * primary DOUBLE, texture * constant
    }
}
// ...snip... </file>

하나의 pass 설정된 어떤 명령이든 해당 geometry를 특정한 방법으로 랜더링 하기 위한 그래픽 하드웨어를 설정합니다. 
위 사례의 //[[unity:SL-Material|Material]]// 블록은 우리의 속성 값을 고정 함수 라이팅 머티리얼 설정과 바인딩 합니다. //Lighting On//이라는 명령은 표준 버텍스 라이팅을 켜고, //SeparateSpecular On//은 스페큘러 하이라이트(specular highlight)에 별개의 색깔 사용을 허용합니다.

이 모든 명령들이 지금까지는 고정 함수 OpenGL/Direct3D 하드웨어 모델과 직접적으로 연관됩니다. 여기에 관해 더 자세한 정보를 보려면[[http://opengl.org/documentation/red_book|OpenGL red book]]을 참조하십시오.

다음 명령, //[[unity:SL-SetTexture|SetTexture]]//는 아주 중요한 명령입니다. 이 명령들은 사용자자 쓰고자 하는 텍스처와 어떻게 그것을 조합하고 합치고 우리의 랜더링에 적용할 지를 설정합니다. //SetTexture//명령 다음에는 우리가 사용하고자 하는 속성 이름이 따라옵니다(//_MainTex// 여기). 그 다음은 ''combiner block''이 오는데 이는 해당 텍스처를 어떻게 적용되는지를 정합니다.

이 블록에서 Color of the Material, //_Color//이라 이름하는 상수 컬러 값을 정합니다. 이 상수 컬러는 아래에서 사용될 것 입니다.

다음 명령에서는 해당 텍스처를 어떻게 컬러 값과 조합 할 것인지를 명시합니다. 이는 Command 명령어를 사용하여 해당 텍스처를 다른 것과 혹은 한 색깔과 어떻게 섞을 것인지를 명시합니다:
    //Combine// ''ColorPart'', ''AlphaPart''

여기서 //ColorPart//와 //AlphaPart//는 각각 색깔 조합(RGB)과 알파(A) 콤포넌트를 설정합니다. 만일 //AlphaPart//가 생략된다면, //ColorPart//와 같은 조합을 사용합니다.

위VertexLit 의 사례에서:
    //Combine// texture * primary DOUBLE_,_ texture * constant

여기서 //texture//는 현재의 텍스처 (여기서는//_MainTex//)로부터 오는 컬러입니다. 이것은 //primary// 버텍스 컬러와 곱해집니다(*).  Primary 컬러는 버텍스 라이팅 컬러이며, 위의 머티리얼 값에서 계산되어 집니다. 마지막으로, 그 결과를 2배로 곱해 빛의 강도를 강화합니다(//DOUBLE//). The alpha value알파값(코머 뒤에)은 //texture//를 //constant//값(위//constantColor//에 설정)과 곱한 것입니다. 또 다른 자주 사용되어지는 combiner 모드는 //previous// 라 불립니다(이 쉐이더에는 미 사용). 이것은 모든 이전 //SetTexture// 단계의 결과이며, 여러 텍스처와 그리고/혹은 컬러가 서로 합성하는데 사용되어 집니다.

=====요약=====

저희 회사의 VertexLit 쉐이더는 표준 버텍스 라이팅을 설정하고 텍스처 combiner를 설정하여 랜더링 후 빛의 강도가 배가 시킵니다.
더 많은 pass를 쉐이더에 넣으면 차례로 하나씩 랜더링 될 것 입니다. 하지만 지금으로써는 이미 원하는 효과를 얻었으므로 불필요합니다. 우리는 단 하나의 SubShader만 필요하며 고급 사양을 사용하지 않습니다 – 바로 이 쉐이더는 유니티가 지원하는 모드 그래픽 카드에서 작동할 것 입니다.
쉐이더는 우리가 생각할 수 있는 가장 기본적은 쉐이더 입니다. 우리는 어떠한 일부 하드웨어에 특정적인 오퍼레이션을 사용하지도 않았고, ShaderLab 과 Cg가 제공해야 하는 특별하거나 멋진 명령을 더 사용하지도 않았습니다.

다음 장[[unity:ShaderTut2|next chapter]]에서는 계속해서 Cg 언어를 사용하여 맞춤형 버텍스 & 프로그램을 작성하는 방법을 설명하겠습니다.

{{tag>유니티 unity}}
   * 출처: [[http://unitykoreawiki.com/index.php?n=KrMain.ShaderTut1|유니티코리아위키]] (CC BY-NC-SA 2.0)

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