[📜일지] 환경, 물 에셋 호환

[익명(ppukku999)]

UniStorm https://assetstore.unity.com/packages/tools/particles-effects/unistorm-volumetric-clouds-sky-modular-weather-and-cloud-shadows-2714

Lux Water https://assetstore.unity.com/packages/vfx/shaders/lux-water-119244

이 두개 호환시키고, 프로젝트에 어울리게 하기 위해 한 일들을 좀 적어보려고

1. 물의 색을 UniStorm의 환경 색에 따라 계속 변하게 설정

2. 밤에 수중 밝기 추가

3. 물 경계선 해결

4. UniStorm과 LuxWater 호환

5. 반사 표면에 안개 적용

1번은 쉬워. UniStorm에서 이용하는 환경색 Gradient를 가져와서 물 쉐이더에 색을 적용시켜주면 돼. 

이런식으로 정의된 환경색을 보고 이 색을 물 쉐이더의 빛 색, 안개 색 등에 적용시켜줬어.

근데 물의 내부 색은 환경 색에 맞추기 힘들어서 대충 눈대중으로 설정해줬어.

안개가 짙은 날의 색도 따로 만들어줘서 안개의 정도에 따라 lerp해줬어.

2. 밤에 수중 밝기 추가

UniStorm의 특징이라고 해야될까, 하나의 축 양 끝에 태양과 달을 달아놓고 축을 회전시키는 방식으로 빛을 업데이트 해줘. 

그리고 빛의 밝기는 Animation Curve를 이용해서 조정해주는데, 해가 뜨고 지는 6시 쯤부터 0이 돼.

그러다보니 정확히 수평이 되는 순간 빛의 합이 0이되고 엄청나게 어두워져. 

하지만 하늘은 아직 밝아. 어떤 알고리즘인지는 모르겠는데 되게 현실적으로 해가 보이지 않게되어도 잠시동안 하늘은 어느정도 밝기를 유지해.

그럼 이 때 UniStorm은 빛이 0인데 어떻게 환경에 빛을 주냐. 

RenderSettings의 ambient 컬러들을 직접 조정해줘서 기본으로 적용되는 밝기를 이용해서 환경을 밝게 유지해줘.

이 앰비언트 색은 글로벌 세팅이라서 사실 수중 쉐이더에서도 이용을 하고는 있어. 근데 이걸 그대로 이용하면 현실적일지는 몰라도, 게임상에서 너무 어둡더라.

그래서 위에 보이는 ambient 색 설정을 만들어서 최종적으로 색을 보정해주도록 해줬어.

어떤 차이가 있냐면 바깥이 이럴 때,

보정 전 수중 

보정 후

보다싶이 보정 전은 빛이 아예 없는 수준이라 바깥이랑 너무 달라. 그래서 빛을 쉐이더에서 어떻게 밝게 해야하지를 한참을 고민하다가, 그냥 최종 색에 사전정의한 색을 더해주는 방식으로 갔어. 

3. 경계선 해결

전

후

문제가 뭐였냐면, Lux Water의 WaterVolume을 이용하는 대신 직접 그 기능을 여러 쉐이더, 함수 조합해서 따라했는데, 수중 효과는 원래 WaterVolume 전용 효과였어. 그 둘이 이용하는 ambient 라이트의 값이 달라서 경계선이 뚜렷했어. 물 쉐이더의 WaterVolume 키워드가 꺼져있어서 둘이 다른 빛을 이용하더라.

4. LuxWater과 Unistorm 호환시키기

일단 Unistorm에서의 렌더링 순서가 Opaque -> 안개 -> 구름 -> Transparent 이야.

그래서 물을 Transparent에서 렌더링 하기 직전에 GrabPass로 가져온 텍스쳐에 안개 뿐만 아니라 그 외의 [ImageEffectOpaque]가 붙은 모든 효과가 적용이 되어있었어.

참고로 수중효과도 이때 적용이 되더라. 이건 에셋에 있는 버그가 아닌가 싶어. 물에 화면이 반만 잠겨있을 때 grab으로 가져오면 화면 반절에 수중 효과가 붙은 화면이 가져와지는데, 수면이 흔들림에 따라 밑에 보여야 하는 장면에 수중효과가 붙어있는 픽셀이 나올 수 있거든.

아무튼 물의 밑을 가져오는데, 여기에 대기의 안개가 적용되어있으면 말이 안되잖아. 

그래서 Opaque과 안개 사이에 렌더텍스쳐를 Graphics.Blit으로 가져와서 grabpass 대신에 그 텍스쳐를 이용하게 만들어줬어.

근데 또 이러면 이떄 가져온 텍스쳐에 구름, 태양, 달 등이 없네?

그래서 물 밑에서 밖을 바라볼때 구름, 태양, 달이 없었어.

그래서 _SkyTex를 따로 만들어줘서 거기에 Unistorm이 구름을 계산하고 만들어둔 텍스쳐를 입히려고 했는데, 얘가 만든 텍스쳐는 반구에 입혀지는 텍스쳐야.

이걸 렌더텍스쳐 위에 입혀줘야 돼.

생각보다 간단히 해결했는데, 커맨드 버퍼에 빈 렌더 텍스쳐를 렌더타겟으로 설정하고, 플레이어 카메라의 뷰 프로젝션 메트릭스 설정해주고, 구름렌더러 등 필요한 렌더러들을 그리는 커맨드를 추가해주고, 실행시킨 결과를 앞서 Graphics.blit으로 물 밑 텍스쳐를 가져오는 과정에서 합쳐줬어. 

이 부분은 좀 나중에 최적화가 필요할 거 같아. 

그냥 구름을 opaque로 옮겨도 되는거 아닌가 싶기도 한데 논리적으로 안맞는부분도 있고 잘 안되기도 해서 정공법으로 갔어.

물 밑에서 바라본 하늘

전에 Unistorm의 안개를 LuxWater에 적용했다고 좋아했었는데, 내가 바보였어. 괜히 먼 길을 돌아갔던거야.

전에는 빛때문에 여러 패스에서 계속 색을 더해갈 때 안개를 어떻게 적용시켜줘야 할 지 떠올리지를 못해서 패스를 마지막에 하나 추가해서 안개색을 거기서 입혀줬어.

근데 다시 생각해보니, 베이스 패스에서는 lerp(col, fogColor, 1 - fogFactor)로 색을 정하고, 그 뒤에 더해지는 패스들에는 col * (1 - fogFactor)로 처리해주면 돼.

여러 패스에서 색을 더해서 나온 색이 (a + b + c)일 때 내가 하고 싶었던게 lerp(a+b+c, fogColor, 1 - fogFactor)이였던거잖아?

저걸 풀어보면 베이스 패스에서 fogColor * fogFactor를 더해주고 있으니까 그 후에 Add패스에서는 그냥 색에 (1 - fogFactor)만 곱해주면 됐던거야.

안개는 UniStormAtmosphericFog 쉐이더에 있는 파라미터들과 함수를 적당히 복사해서 include파일로 만들어주고 추가해줘서 계산해줬어.

또 하나 신경써야 하는게, 물 밑의 표면에서는 이 대기중 안개가 적용되면 안돼. 다행히 이건 수중 렌더링 할때 만들어둔 워터마스크를 이용하면 쉽게 구분할 수 있어서 어렵지 않게 제외해줬어.

초록색에서 안개 이펙트를 적용 안시키면 돼.

5. 반사 표면에 안개 적용

또 신경써야 했던게 있는데, 반사되는 표면을 렌더링 할 떄 여기에도 안개가 적용되어야 한다는거야.

그러지 않으면 이렇게 되버려.

안개가 적용 된 모습

거짓말 안치고 이게 진짜 어려웠어. 어제부터 오늘까지 쭉 쉬지않고 이것만 했는데 진짜 방금 해내고 울뻔했어.

지금와서 생각해보면 필요한 지식이 전부 있다면 어렵지 않은데, 지식이 너무 부족하다보니 그게 너무 답답하고 힘들었어.

뭐였냐면, 반사 표면을 렌더링 하면서 생긴 뎁스 텍스쳐를 이용해서 실제 뎁스를 구해내야 하는 문제였어.

이게 반사 표면을 렌더링 할때는 Near Clip Plane을 왜곡 시켜야 해서 생성되는 뎁스 텍스쳐의 값 역시 왜곡되어있어.

이때 왜곡된걸 푼 다음에 다시 프로젝션 매트릭스를 적용시켜서 원래대로 렌더링 했다면 나올 값을 구하는거야. 그 다음, 그 값으로 안개값을 계산해야 해.

왜곡된걸 안풀면 안개가 적용이 잘 안돼.

개념 자체는 파악한지 꽤 됬는데, 자잘한 버그랑 이해도가 부족해서 그 뒤에 한참 걸렸어. 

예를들어 실제로 이용하는 프로젝션 매트릭스는 camera.projectionMatrix가 아니라 여기에 GL.GetGPUProjectionMatrix()를 씌워야 한다거나, 

버텍스 프로그램에서 v2f.vertex에 클립 포지션을 넣어서 프래그먼트 프로그램에서 받았는데 이 때 이 버텍스 값이 클립 포지션이 아니였다거나(아니 왜?? 진짜 이게 제일 시간 많이 잡아먹은거 같아. 너무 당연해보여서 의심조차 못했어),

뷰 포지션, 클립 포지션등에 대한 단순한 이해가 아니라, 거기에 들어가는 값이 정확하게 뭔지 파악을 하고 뎁스 버퍼에 실제로 들어가는 값이 정확히 뭔지, 전부다 어떻게 직접 계산해내야 하는지 알아야 됐고, 이거 말고도 얻은 지식들이 많았는데 너무 오래하다보니 뭐가 있었는지 기억이 안나네.

뭐 검색한다고 정확하게 찾기도 힘들어서 시행착오가 엄청 많았어.

누가 알려주면 좋았을텐데 ㅋㅋㅋ

내가 원하는 결과가 안나올때 원인을 파악해야하는데, 쉐이더다보니 디버깅이 너무 피곤하고 힘들어. 

잘못된 추측에 빠져서 한참 해메는게 많았어.

아직 저거 반사 텍스쳐 렌더링할때 Forward로 강제로 렌더링 되서 Deferred패스만 있는 지형이 반사가 안되는데, 그냥 무거우니깐 제외시켜도 괜찮은것 같기도 하고.

드디어 쉴 수 있어..

사실 이거 어제 쓰다가 아 안개 처리하고 업로드 해야지 했는데 지금와서야 업로드하네.

[익명(121.130)]

오 사진 속의 장면 같다 멋지다