이 글은 개발자와 테크니컬 아티스트가 Unity에서 고해상도 렌더 파이프라인(HDRP)을 설정하고 사용하여 하이엔드 그래픽 사실성을 구현하는 방법을 설명하는 시리즈 중 두 번째 글입니다. HDRP는 현실 세계에서 빛이 작동하는 것처럼 작업할 수 있도록 Unity의 실시간 렌더링 기술을 획기적으로 발전시킨 기술입니다.
하이엔드 조명을 위한 방법 시리즈의 다른 글도 꼭 읽어보세요:
조명 셰이더 모드의 렌더링 경로는 앤티 앨리어싱을 사용하여 렌더링에서 들쭉날쭉한 가장자리를 제거하는 방법에 영향을 줍니다. HDRP는 프로덕션 요구 사항에 따라 여러 가지 안티앨리어싱 기술을 제공합니다.
멀티 샘플 앤티 앨리어싱
멀티샘플 안티앨리어싱 (MSAA)은 PC 게이머들 사이에서 인기 있는 안티앨리어싱 방식입니다. 이는 개별 폴리곤의 가장자리를 부드럽게 처리하는 고품질 하드웨어 방식이며, Unity의 포워드 렌더링에서만 작동합니다. 대부분의 최신 GPU는 2배, 4배, 8배 MSAA 샘플을 지원합니다.
활성 파이프라인 에셋에서 라이팅 셰이더 모드를 포워드 전용으로 설정합니다. 다음으로 멀티샘플 앤티 앨리어싱 품질로 MSAA 2배, MSAA 4배 또는 MSAA 8배를 선택합니다. 값이 높을수록 앤티 앨리어싱이 향상되지만 속도가 느려집니다. 카메라 보기를 확대하면 이를 더 명확하게 확인할 수 있습니다.
MSAA에는 몇 가지 주목할 만한 제한 사항이 있습니다:
- MSAA는 씬의 지오메트리를 텍스처에 저장하는 디퍼드 셰이딩 G-버퍼와 호환되지 않습니다. 따라서 디퍼드 셰이딩에는 포스트 프로세싱 앤티 앨리어싱 기법 중 하나가 필요합니다.
- MSAA는 폴리곤 에지 에일리어싱만 처리하기 때문에 날카로운 스페큘러 라이팅을 받는 특정 텍스처와 머티리얼에서 발생하는 에일리어싱을 방지할 수 없습니다. 문제가 있는 경우 MSAA와 다른 포스트 프로세싱 앤티 앨리어싱 기술을 결합해야 할 수도 있습니다.
후처리 기법으로 앤티 앨리어싱을 적용하려면 포스트 앤티 앨리어싱 설정을 사용합니다:
- TAA(템포럴 안티앨리어싱)는 과거 프레임과 현재 프레임의 정보를 결합하여 현재 프레임의 들쭉날쭉함을 제거합니다. 모션 벡터가 작동하려면 모션 벡터를 활성화해야 합니다. TAA는 일반적으로 훌륭한 결과를 생성하지만 일부 상황(예: 게임 오브젝트가 대비되는 표면 앞에서 빠르게 움직이는 경우)에서는 고스트 아티팩트를 생성할 수 있습니다. HDRP10은 일반적인 TAA 아티팩트를 줄이기 위해 개선 사항을 도입했습니다. 유니티의 구현은 고스트 현상을 줄이고 선명도를 개선하며 다른 솔루션에서 볼 수 있는 깜박임을 방지합니다.
- FXAA(빠른 근사 앤티 앨 리어싱)는 대비가 높은 영역 사이의 픽셀을 블렌딩하는 화면 공간 앤티 앨 리어싱 알고리즘입니다. 비교적 빠른 기술이며 대규모 컴퓨팅 성능이 필요하지 않지만 이미지의 전체적인 선명도를 떨어뜨릴 수 있습니다.
- 서브픽셀 형태학적 앤티 앨리어싱(SMAA)은 이미지의 테두리를 감지한 다음 블렌딩할 특정 패턴을 찾습니다. FXAA보다 선명한 결과물을 얻을 수 있으며 평면적이거나 만화 같은 깔끔한 아트 스타일에 잘 어울립니다.
참고: 포스트 프로세싱과 멀티샘플 안티앨리어싱을 결합할 때는 렌더링 비용에 주의하세요. 항상 그렇듯이 프로젝트를 최적화하여 시각적 품질과 성능의 균형을 유지하세요.
HDRP는 볼륨 프레임워크를 사용합니다. 이 시스템을 사용하면 씬을 분할하고 카메라 위치에 따라 특정 설정이나 기능을 활성화할 수 있습니다. 예를 들어, HDRP 템플릿 레벨에는 각각 고유한 조명 설정이 있는 세 개의 파트로 구성되어 있습니다. 따라서 각 방에는 각기 다른 볼륨이 있습니다.
볼륨은 볼륨 컴포넌트가 있는 플레이스홀더 객체일 뿐입니다. 게임 오브젝트 > 볼륨 메뉴에서 프리셋을 선택하여 생성할 수 있습니다. 그렇지 않은 경우, 올바른 컴포넌트로 게임 오브젝트를 수동으로 만들면 됩니다.
볼륨 컴포넌트는 모든 게임 오브젝트에 추가할 수 있기 때문에 계층구조에서 찾기가 어려울 수 있습니다. 라이트 탐색기(창 > 렌더링 > 라이트 탐색기 > 볼륨)를 사용하면 로드된 씬에서 볼륨을 찾을 수 있습니다. 이 인터페이스를 사용하여 빠르게 조정할 수 있습니다.
관련 컨텍스트에 따라 볼륨 컴포넌트의 모드를 글로벌 또는 로컬로 설정합니다.
글로벌 볼륨은 경계 없이 "캐치올" 방식으로 작동하므로 씬의 모든 카메라에 영향을 미칩니다. HDRP 샘플 씬에서 볼륨글로벌은 전체 레벨에 대한 HDRP 설정의 전반적인 기준선을 정의합니다.
로컬 볼륨은 설정이 적용되는 제한된 공간을 정의합니다. 콜라이더 컴포넌트를 사용하여 경계를 결정합니다. 콜리더가 FPS 플레이어 컨트롤러와 같은 피직스 바디의 움직임을 방해하지 않게 하려면 Is Trigger를 활성화합니다.
샘플 씬(볼륨 섹션 아래 이미지 참조)에서 각 방에는 글로벌 세팅을 재정의하는 박스콜라이더가 있는 로컬 볼륨이 있습니다.
2번 방은 유리 케이스 옆 밝은 중앙에 작은 구형의 볼륨을, 3번 방은 입구 복도와 펜던트 조명 아래 좌석 공간에 더 작은 볼륨을 배치했습니다.
템플릿에서 로컬 볼륨은 화이트 밸런스, 노출 및/또는 안개보다 우선합니다. 명시적으로 재정의되지 않은 모든 항목은 전역 설정으로 돌아갑니다.
카메라가 씬을 이동하면 플레이어 컨트롤러가 로컬 볼륨에 부딪힐 때까지 글로벌 세팅이 적용되며, 여기서 해당 세팅이 이어받습니다.
성능 팁: 많은 수의 볼륨을 사용하지 마세요. 각 볼륨(블렌딩, 공간화, 오버라이드 계산 등)을 평가하는 데는 약간의 CPU 비용이 발생합니다.
볼륨 컴포넌트에는 실제 데이터가 포함되어 있지 않습니다. 대신 볼륨 프로파일 - 씬을 렌더링하는 설정이 포함된 디스크의 스크립터블 오브젝트 에셋을 참조합니다.
프로필 필드를 사용하여 새로 만들기 또는 복제 버튼을 사용하여 새 볼륨 프로필을 만듭니다. 이미 저장한 다른 프로필로 전환할 수도 있습니다.
볼륨 프로필을 파일로 사용하면 이전 설정을 재사용하고 볼륨 간에 프로필을 쉽게 공유할 수 있습니다.
재생 모드에서 볼륨 프로필을 변경한 내용은 해당 모드를 종료해도 손실되지 않습니다.
각 볼륨 프로필은 기본 속성 집합으로 시작됩니다. 값을 편집하려면 볼륨 재정의로 이동하여 개별 설정을 사용자 지정합니다. 예를 들어 볼륨 오버라이드를 사용하여 볼륨의 포그, 포스트 프로세싱 또는 노출을 수정할 수 있습니다.
볼륨 프로필을 설정했으면 재정의 추가를 클릭하여 프로필 설정을 사용자 지정합니다. 포그 오버라이드가 어떻게 보이는지 예시를 보려면 이미지를 참조하세요.
볼륨 재정의 각 속성에는 왼쪽에 확인란이 있으며, 이 확인란을 사용하여 해당 속성을 편집할 수 있습니다. 이 확인란을 비활성화하면 HDRP가 볼륨의 기본값을 사용합니다. 볼륨 오브젝트에는 여러 개의 오버라이드가 있을 수 있습니다. 각 속성을 필요한 만큼 편집할 수 있습니다. 왼쪽 상단의 모두 또는 없음 단축키를 사용하여 모든 항목을 빠르게 선택하거나 선택 취소할 수 있습니다.
오버라이드 추가는 HDRP의 핵심 워크플로입니다. 프로그래밍에서 상속의 개념을 이해한다면 볼륨 오버라이드가 친숙하게 느껴질 것입니다.
높은 수준의 볼륨 설정은 낮은 수준의 볼륨에 대한 기본값입니다. 여기서 HDRP 기본 설정은 글로벌 볼륨으로 전달되며, 이는 다시 로컬 볼륨의 "베이스" 역할을 합니다.
글로벌 볼륨 은 HDRP 기본 설정을 재정의하고 로컬 볼륨은 글로벌 볼륨을 재정의합니다. 우선순위, 웨이트, 블렌드 거리 (다음 섹션에 설명되어 있음)를 사용하여 볼륨이 겹쳐서 발생하는 충돌을 해결합니다.
지정된 볼륨 컴포넌트의 현재 값을 디버깅하려면 렌더링 디버거의 볼륨 탭으로 이동합니다.
전체 볼륨 오버라이드 목록은 HDRP 문서에서 확인할 수 있습니다.
레벨당 두 개 이상의 볼륨이 필요한 경우가 많기 때문에 HDRP를 사용하면 볼륨을 블렌딩할 수 있습니다. 이렇게 하면 전환이 덜 갑작스럽게 이루어집니다.
런타임에 HDRP는 카메라 위치를 사용하여 HDRP 설정에 영향을 주는 볼륨을 결정합니다.
블렌드 거리 - 볼륨의 콜라이더 바깥쪽에서 페이드 온 또는 페이드 오프를 시작할 위치 또는 거리를 결정합니다. 블렌드 거리 값이 0이면 즉각적인 전환을 의미하며, 양수 값은 카메라가 지정된 범위에 들어갈 때만 볼륨 오버라이드가 블렌딩된다는 뜻입니다.
볼륨 프레임워크는 유연하여 원하는 대로 볼륨과 오버라이드를 혼합하고 조합할 수 있습니다. 두 개 이상의 볼륨이 동일한 공간에 겹치는 경우 HDRP는 우선순위에 따라 어떤 볼륨이 우선할지 결정합니다. 값이 높을수록 우선순위가 높습니다.
일반적으로 우선순위 값을 명시적으로 설정하여 추측을 없애는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 시스템에서 생성 순서를 우선 순위 '동점자'로 사용하므로 예상치 못한 결과가 발생할 수 있습니다.
노출 값이 클수록 카메라로 들어오는 빛의 양이 적어져 조명이 밝은 상황에 적합합니다. 여기서 13~16 사이의 EV 값은 화창한 낮에 외부에서 사용하기에 적합합니다. 반대로 달이 없는 어두운 밤하늘에서는 -3에서 0 사이의 EV를 사용할 수 있습니다.
실제 카메라 설정에서 여러 가지 요소를 변경하여 노출 값을 수정할 수 있습니다:
- 셔터 속도입니다: 이미지 센서가 빛에 노출되는 시간
- f-숫자입니다: 조리개 또는 렌즈 개구부의 크기
- ISO: 빛에 대한 필름/센서의 감도
사진가들은 이를 노출 트라이앵글이라고 부릅니다. Unity에서는 실제 카메라와 마찬가지로 이러한 숫자의 다양한 조합을 사용하여 동일한 노출 값에 도달할 수 있습니다. HDRP는 노출 값을 EV100으로 표현하며, 이는 국제표준화기구(ISO) 필름 100의 감도로 고정합니다.
위의 공식은 노출 값을 계산합니다.
로그 베이스 2 스케일이라는 점에 유의하세요. 노출 값이 1단위 증가하면 렌즈로 들어오는 빛의 양이 절반으로 감소합니다.
HDRP를 사용하면 실제 이미지의 노출과 일치시킬 수 있습니다. 카메라나 스마트폰으로 디지털 사진을 촬영하기만 하면 됩니다. 이미지에서 메타데이터를 가져와 f값, 셔터 속도, ISO를 식별합니다.
공식을 사용하여 노출 값을 계산합니다. 노출 오버라이드 (다음 섹션 참조)에서 동일한 값을 사용하면 렌더링된 이미지가 실제 노출과 일치해야 합니다.
레벨을 라이팅할 때 디지털 사진을 레퍼런스로 사용할 수 있습니다. 이미지를 완벽하게 재현하는 것이 목표가 아니더라도 실제 사진과 일치하면 조명 설정에서 추측을 줄일 수 있습니다.
HDRP에서 노출은 볼륨 오버라이드입니다. 로컬 또는 글로벌 볼륨에 추가하여 사용 가능한 속성을 확인합니다.
모드 드롭다운에서 다음 중 하나를 선택합니다: 고정, 자동, 자동 히스토그램, 커브 매핑 및 실제 카메라.
보정을 사용하면 노출을 이동하거나 조정할 수 있습니다. 이를 사용하여 약간의 조정을 적용하고 렌더링된 이미지를 위아래로 약간 '정지'할 수 있습니다.
고정 모드
고정 모드에서는 노출 값을 수동으로 설정할 수 있습니다. 고정 노출 슬라이더의 눈금 표시를 따라가면 힌트를 얻을 수 있습니다. 오른쪽 아이콘에는 프리셋 드롭다운이 있지만(예: 햇빛이 비추는 장면의 경우 13에서 달이 없는 장면의 경우 -2.5까지), 필드를 원하는 값으로 직접 설정할 수 있습니다.
고정 모드는 다소 단순하지만 유연성이 떨어집니다. 하나의 노출 값이 전체적으로 작동할 수 있는 비교적 균일한 조명이 있는 볼륨이나 씬이 있는 경우에만 작동하는 경향이 있습니다.
자동 모드는 화면 밝기 레벨의 범위에 따라 노출을 동적으로 설정합니다. 이는 사람의 눈이 다양한 수준의 어둠에 적응하여 검은색으로 인식되는 것을 재정의하는 것과 같은 기능을 합니다.
자동 모드는 다양한 조명 조건에서 작동하지만, 카메라가 장면의 매우 어둡거나 밝은 부분을 가리킬 때 의도치 않게 이미지가 과다 노출되거나 노출이 부족해질 수도 있습니다. 최소 노출 제한 및 최대 노출 제한을 사용하여 노출 수준을 원하는 범위 내로 유지합니다. 플레이 테스트를 통해 레벨 전체에서 예상 노출 범위 내에 제한이 유지되는지 확인합니다. 그런 다음 마스크 옵션과 함께 측광 모드를 사용하여 프레임의 어느 부분에 자동 노출을 적용할지 지정합니다.
카메라가 어둠과 빛 사이를 전환할 때 자동 노출이 변경되며 속도를 조정하는 옵션이 있습니다. 눈과 마찬가지로 카메라를 매우 어두운 곳에서 매우 밝은 곳으로 또는 그 반대로 움직이면 잠시 방향 감각이 흐려질 수 있습니다.
자동, 자동 히스토그램 및 커브 매핑은 노출을 계산할 때 프레임의 어느 부분을 사용할지 결정하기 위해 측광 모드를 사용합니다. 미터링 모드를 다음과 같이 설정할 수 있습니다:
- 평균: 카메라는 전체 프레임을 사용하여 노출을 측정합니다.
- Spot: 카메라는 화면 중앙만 사용하여 노출을 측정합니다.
- 중앙 가중치: 카메라는 이미지 중앙의 픽셀을 선호하고 프레임 가장자리로 갈수록 픽셀이 흩어집니다.
- 마스크 가중치: 제공된 이미지(웨이트 텍스처 마스크)는 노출을 제어하는 데 가장 중요한 픽셀을 나타냅니다.
프로시저럴 마스크: 카메라는 절차적으로 생성된 텍스처를 기반으로 노출을 평가합니다. 중앙, 반경 및 부드러움에 대한 옵션을 변경할 수 있습니다.
자동 히스토그램 모드는 자동 모드에서 한 단계 더 발전한 모드입니다. 궁극적으로 이미지의 히스토그램을 계산하고 노출을 설정할 때 가장 어두운 픽셀과 가장 밝은 픽셀을 무시합니다.
노출 계산에서 매우 어둡거나 매우 밝은 픽셀을 제거하면 프레임에 매우 밝거나 어두운 픽셀이 나타날 때마다 보다 안정적인 노출을 경험할 수 있습니다. 이렇게 하면 강렬한 이미시브 표면이나 검은색 머티리얼이 렌더링된 결과물에 노출 부족이나 노출 과다를 심하게 유발하지 않습니다.
자동 히스토그램 모드의 히스토그램 퍼센트 설정을 사용하여 히스토그램에서 지정된 퍼센트 범위를 벗어나는 부분을 삭제합니다(히스토그램의 가장 왼쪽과 오른쪽 부분에서 가장 밝은 픽셀과 가장 어두운 픽셀을 클리핑하는 것을 상상해 보세요). 그런 다음 커브 리매핑을 사용하여 노출 커브를 다시 매핑합니다(다음 섹션에서 자세히 참조).
커브 매핑은 자동 모드의 또 다른 변형입니다.
커브 매핑 모드에서 커브의 X축은 현재 노출을 나타내고 Y축은 목표 노출을 나타냅니다. 노출 곡선을 다시 매핑하면 정밀도를 개선할 수 있습니다.
사진 촬영에 익숙한 분들은 실제 카메라 모드가 카메라 매개변수를 설정하는 데 유용할 수 있습니다.
노출 오버라이드 모드를 실제 카메라로 전환한 다음 메인 카메라를 찾습니다. 여기에서 물리적 카메라를 활성화할 수 있습니다. 인스펙터에 표시되는 속성은 이미지를 참조하세요.
노출에 중요한 것은 물리적 카메라 아래에 있는 ISO (감도), 조리개 (또는 f값) 및 셔터 속도입니다. 참조 사진을 일치시키는 경우 이미지의 Exif 데이터에서 올바른 설정을 복사합니다. 그렇지 않은 경우 이 표를 통해 f값과 셔터 속도를 기준으로 노출 값을 추정할 수 있습니다.
노출과 관련이 없지만 다른 물리적 카메라 속성은 실제 카메라의 속성을 일치시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
예를 들어, 일반적으로 Unity(및 기타 여러 3D 애플리케이션)에서는 카메라가 한 번에 볼 수 있는 세계의 범위를 결정하기 위해 시야각을 사용합니다. 그러나 실제 카메라에서 시야각은 센서의 크기와 렌즈의 초점 거리에 따라 달라집니다.
시야각을 직접 설정하는 대신 물리적 카메라 설정에서는 실제 카메라 데이터에서 센서 유형, 센서 크기, 초점 거리를 입력할 수 있습니다. 그러면 Unity가 해당 시야 값을 자동으로 계산합니다.
실제 사진 참조를 일치시키려는 경우 이미지 파일에 포함된 카메라 메타데이터를 활용하세요. Windows와 macOS 모두 디지털 이미지에서 Exif 데이터를 읽을 수 있습니다. 그런 다음 해당 필드를 가상 카메라에 복사할 수 있습니다.
메타데이터에서 카메라 제조사 및 모델을 도출한 후에는 제조업체 웹사이트에서 정확한 센서 치수를 검색해야 할 수도 있습니다. 이 문서에는 일반적인 이미지 센서 형식에 대한 추정치가 포함되어 있습니다. 하단 파라미터 중 몇 가지가 뎁스 오브 필드 볼륨에 영향을 줍니다.
Unity 2021 LTS에서는 카메라의 인스펙터에서 초점 거리를 제어할 수 있습니다. 뎁스 오브 필드 볼륨 컴포넌트에서 초점 모드와 초점 거리 모드를 실제 카메라로 설정합니다.
블레이드 수, 곡률 및 배럴 클리핑을 사용하여 카메라퍼처의 모양을 변경합니다. 이는 뎁스 오브 필드 볼륨 컴포넌트의 결과물인 보케의 모양에 영향을 줍니다.