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PC 및 콘솔 게임을 위한 반사 및 실시간 효과

이는 개발자와 기술 아티스트가 Unity에서 HDRP(고화질 렌더 파이프라인)를 설정하고 사용하여 고급 그래픽 현실감을 구현하는 방법을 설명하는 일련의 기사 중 네 번째입니다. HDRP는 Unity 실시간 렌더링의 기술적 도약을 의미하므로 실제 세계에서 작동하는 것처럼 조명을 사용하여 작업할 수 있습니다.

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반사 프로브 데모
반사

반사는 GameObject를 주변 환경과 통합하는 데 도움이 됩니다. 우리는 일반적으로 반사를 매끄럽고 빛나는 표면과 연관시키지만, 거친 재질이라도 물리 기반 렌더링(PBR) 워크플로우에서는 올바른 반사가 필요합니다. HDRP는 반사를 생성하는 다양한 기술을 제공합니다.

  • 화면 공간 반사
  • 반사 프로브
  • 하늘 반사

각 리플렉션 유형은 리소스 집약적일 수 있으므로 사용 사례에 따라 가장 적합한 방법을 신중하게 선택하세요. 둘 이상의 반사 기술이 픽셀에 적용되는 경우 HDRP는 각 반사 유형의 기여도를 혼합합니다. 영향 볼륨(Influence Volumes)이라고 불리는 경계 표면은 3D 공간을 분할하여 반사를 받는 개체를 결정합니다.

스크린 스페이스 리플렉션 오버라이드 인터페이스
화면 공간 반사

SSR(화면 공간 반사)은 깊이와 색상 버퍼를 사용하여 반사를 계산합니다. 따라서 현재 카메라 보기에 있는 개체만 반영할 수 있으며 화면의 특정 위치에서는 제대로 렌더링되지 않을 수 있습니다. 광택이 나는 바닥과 젖은 평면 표면은 스크린 공간 반사를 받기에 좋은 후보이지만 SSR은 프레임 외부의 모든 객체를 무시하므로 효과가 제한될 수 있습니다.

화면 공간 반사를활성화하려면조명아래의프레임 설정(HDRP 기본 설정또는카메라의 사용자 정의 프레임 설정)으로 이동합니다. 그런 다음Volume ObjectScreen Space Reflection Override 를추가하세요.

화면 공간 반사를 표시하려면 머티리얼 표면이최소 매끄러움 값을 초과해야 합니다. SSR을 표시하기 위해 더 거친 재질을 원할 경우 이 값을 낮추십시오. 그러나 최소 매끄러움 임계값이 낮을수록 계산 비용이 추가될 수 있습니다. 화면 공간 반사가 픽셀에 영향을 주지 못하면 HDRP는반사 프로브를사용하게 됩니다.

품질 드롭다운을 사용하여 미리 설정된Max Ray Steps수를 선택합니다. Max Ray Step이 높을수록 품질이 향상되지만 비용도 발생합니다. 모든 효과와 마찬가지로 시각적 품질과 성능의 균형을 맞추려고 노력하십시오.

HDRP 버전 12 이상에서는 Accumulation(신규) 또는 덜 정확한 근사 알고리즘(기본값)인 Approximation을 사용하는 물리적 기반 알고리즘 중에서 선택할 수 있습니다.

반사 프로브 구성요소
반사 프로브

반사 프로브는 이미지 기반 기술을 사용하여 반사를 생성합니다. 프로브는 모든 방향에서 주변의 구형 보기를 캡처하고 결과를 큐브맵 텍스처에 저장합니다. 셰이더는 이 큐브맵을 사용하여 반사를 근사화합니다.

각 장면에는 여러 개의 프로브가 있을 수 있으며 결과를 혼합할 수 있습니다. 그러면 카메라가 환경을 통해 이동함에 따라 국부적인 반사가 변경될 수 있습니다.

반사 프로브유형을 베이킹또는실시간으로 설정합니다.

  • 베이크된 프로브는정적 환경에 대해 큐브맵 텍스처를 한 번만 처리합니다.
  • 실시간 프로브는편집기가 아닌 플레이어에서 런타임에 큐브맵을 생성합니다. 이는 실시간 업데이트가 리소스 집약적일 수 있지만 리플렉션이 정적 개체로 제한되지 않는다는 것을 의미합니다.

영향 볼륨(Influence Volume)은 게임 오브젝트가반사를 받을 3D 경계를 결정하는 반면,캡처 설정을 사용하면 반사 프로브가큐브맵의 스냅샷을 찍는 방법을 사용자 정의할 수 있습니다.

실시간 반사 프로브를 최적화하려면 일반 또는 반사 프로브별 카메라 설정을 재정의하여 반사의 시각적 품질에 크게 영향을 주지 않는 렌더링 기능을 비활성화합니다. 업데이트 시간을 분할하는 스크립트를 생성할 수도 있습니다.

평면 반사 프로브 다이어그램
평면 반사 프로브

평면 반사 프로브를사용하면 표면 매끄러움을 고려하여 평평한 반사 표면을 다시 만들 수 있습니다. 이는 반짝이는 거울과 바닥에 이상적입니다.

평면 반사 프로브는 표준 반사 프로브와 많은 공통점을 공유하지만 이러한 구성 요소는 약간 다르게 작동합니다. 환경을 큐브맵으로 캡처하는 대신평면 반사 프로브는거울 평면을 통해 반사된카메라 뷰를다시 만듭니다. 그런 다음 프로브는 결과 거울 이미지를2D RenderTexture에 저장합니다. 직사각형 프로브의 경계에 그려지면 평면 반사가 생성됩니다.

객체가 근처 반사 프로브의 영향을 받지 않으면하늘 반사로 되돌아갑니다.

빛샘 데모
반사 계층

최고 품질의 반사를 생성하기 위해 HDRP는 각 픽셀에 가장 높은 정확도를 제공하는 기술을 사용하고 이를 가중치 우선순위를 사용하여 세 가지 반사 방법(SSR, 반사 프로브, 스카이)을 기반으로 하는 다른 기술과 결합합니다. 반사를 평가하기 위한 이 특정 시퀀스를반사 계층 구조라고 합니다.

한 기술이 픽셀의 반사를 완전히 결정하지 못하는 경우 HDRP는 다음 기술로 대체됩니다. 즉, 스크린 공간 반사는 반사 프로브로 대체되고, 반사 프로브는 다시 하늘 반사로 대체됩니다.

반사 프로브에 대한 영향 볼륨을 올바르게 설정하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 원치 않는 하늘 반사로 인해 빛이 새는 현상이 발생할 수 있습니다. 이는 샘플 장면의 Room 3에서 분명하게 드러납니다. 반사 프로브 중 하나를 비활성화하거나 영향 볼륨을 이동하면 반사가 하늘로 떨어지게 됩니다. 이로 인해 밝은 HDRI 하늘이 강렬한 반사로 장면을 압도하게 됩니다.

반사 계층 구조에 대한 자세한 내용은HDRP 문서의 반사 섹션을참조하세요.

반사 프록시 볼륨
리플렉션 프록시 볼륨

반사 프로브의 캡처 지점은 고정되어 있고 근처의 카메라 위치와 거의 일치하지 않기 때문에 결과 반사에 눈에 띄는 관점 변화가 있을 수 있습니다. 따라서 반사가 환경과 연결되어 있지 않은 것처럼 보일 수 있습니다.

리플렉션 프록시 볼륨은 이를 부분적으로 수정하는 데 도움이 됩니다. 카메라 위치에 따라 프록시 볼륨 내에서 반사를 더 정확하게 재투영합니다.

주변 폐색 재정의 인터페이스
실시간 조명 효과

HDRP는볼륨 시스템을통해 사용할 수 있는 실시간 조명 효과도 제공합니다. 로컬또는글로벌 볼륨 을선택한 다음재정의 추가 > 조명아래에서 적절한 효과를 추가합니다.

스크린 공간 앰비언트 오클루전(SSAO)

주변 폐색은 주름, 구멍, 서로 가까이 있는 표면에서 발생하는 어두워짐을 시뮬레이션합니다. 주변광을 차단하는 영역은 가려져 보이는 경향이 있습니다.

Unity의 라이트매퍼를 통해 정적 지오메트리에 대한 앰비언트 오클루전을 베이킹할 수 있지만 HDRP는 실시간으로 작동하는 스크린 공간 앰비언트 오클루전을 추가합니다. 이는 화면 공간 효과입니다. 즉, 프레임 내의 정보만 생성된 효과에 기여할 수 있습니다. SSAO는 카메라 시야 밖의 모든 개체를 무시합니다.

조명아래의프레임 설정에서화면 공간 주변 폐색을활성화합니다. 그런 다음로컬또는글로벌 볼륨재정의를추가하고조명 > 주변 폐색을선택합니다.

나뭇잎에 대한 화면 공간 전역 조명 데모
스크린 공간 전역 조명

SSGI(화면 공간 전역 조명)는 화면의 깊이 및 색상 버퍼를 사용하여 반사된 확산광을 계산합니다. 라이트 매핑이 정적 레벨 지오메트리의 표면에 간접 조명을 구울 수 있는 방법과 마찬가지로 SSGI는 광자가 표면에 충돌하고 반사될 때 색상과 음영을 전달하는 방법을 보다 정확하게 시뮬레이션합니다.

프레임 버퍼에 의존하는 다른 효과와 마찬가지로 카메라 시야 외부의 객체는 전역 조명에 기여할 수 없기 때문에 화면 가장자리에 문제가 발생합니다. 이는 반사 프로브를 사용하여 광선이 프레임 버퍼 외부로 행진할 때 폴백을 제공함으로써 부분적으로 개선될 수 있습니다.

조명아래프레임 설정에서 SSGI를 활성화합니다. 파이프라인 자산의 조명섹션에서도 활성화해야 합니다.

참고: Screen Space Global Illumination과 함께 Unity 2021.2 이상을 사용하는 것이 좋습니다. HDRP 12에는 SSGI 품질이 크게 향상되었습니다.

굴절 인터페이스
화면 공간 굴절

스크린 공간 굴절재정의는공기보다 밀도가 높은 매질을 통과할 때 빛이 어떻게 동작하는지 시뮬레이션하는 데 도움이 됩니다. HDRP의 화면 공간 굴절은 깊이 및 색상 버퍼를 사용하여 유리와 같은 투명한 재질을 통한 굴절을 계산합니다.

HDRP Lit Shader를통해 이 효과를 활성화하려면 재질의표면 유형이 투명인지 확인하십시오.

그런 다음투명도 입력아래에서굴절 모델굴절 지수를선택합니다. 단단한 물체에는구형 굴절 모델을사용하고, 속이 빈 물체에는얇은(거품처럼) 또는상자(약간의 두께가 있음)를 선택합니다.

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