게임에서 물은 단순한 환경적 요소를 넘어 플레이어의 몰입감을 극대화하는 중요한 역할을 합니다. 특히 물의 표면에서 반사와 굴절을 자연스럽게 구현하는 것은 게임의 사실감과 비주얼 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이러한 효과를 구현하기 위해서는 유니티의 물 셰이더, 특히 PBR(Physically Based Rendering)을 활용한 물 셰이더가 중요합니다. PBR은 실제 물리 기반의 조명 모델을 사용하여 사실감 있는 효과를 제공하는데, 이는 물리적으로 정확한 물 표면 표현을 가능하게 합니다.
이번 글에서는 유니티의 PBR 시스템을 활용하여 물 셰이더를 어떻게 구성하고 구현할 수 있는지에 대해 다룰 것입니다. 물 셰이더를 제대로 구현하는 방법을 배우면, 게임의 그래픽 품질을 한 단계 업그레이드 할 수 있습니다. 반사, 굴절, 물결 효과를 포함한 PBR 기반의 물 셰이더는 게임 내에서 매우 중요한 역할을 합니다.
설명하고자 하는 것
이 글에서는 PBR을 이용하여 물 셰이더를 만드는 방법을 다루겠습니다. 특히 유니티에서 제공하는 표준 셰이더와 함께 PBR 시스템을 어떻게 활용할 수 있는지에 대해 설명할 것입니다. PBR은 실시간 렌더링에서 물리 기반 모델을 통해 현실감 있는 물질 특성을 표현할 수 있게 도와줍니다. 물 셰이더에서 사용되는 핵심적인 특성은 반사, 굴절, 투명도, 그리고 물결 패턴입니다. 이를 통해 물 표면에서 빛의 반사 및 굴절을 구현하고, 실시간으로 변화하는 물결 효과를 표현할 수 있습니다.
어디에 쓰이는지
PBR 기반의 물 셰이더는 게임의 여러 요소에서 사용됩니다:
- 수면과 바다: 다양한 크기의 물결과 물 표면에서 빛이 반사되는 효과를 자연스럽게 표현할 수 있습니다.
- 강, 호수, 연못: 자연적인 수면 효과를 구현하는 데 필수적입니다.
- 어드벤처 게임 및 시뮬레이션: 사실적인 환경을 구현하기 위해 다양한 물속 요소들이 필요할 때 유용합니다.
- 게임의 분위기 및 몰입감 향상: 물 표면에서의 반사 및 굴절은 플레이어에게 게임 세계의 몰입감을 크게 향상시킬 수 있습니다.
예시 코드
다음은 유니티에서 물 셰이더를 PBR 기반으로 작성하는 예시 코드입니다. 이 코드에서는 물 표면의 반사와 굴절 효과를 PBR 시스템을 사용하여 구현합니다.
Shader "Custom/WaterPBRShader"
{
Properties
{
_MainTex ("Base Texture", 2D) = "white" { }
_BumpMap ("Normal Map", 2D) = "bump" { }
_ReflectionTex ("Reflection", 2D) = "black" { }
_RefractionTex ("Refraction", 2D) = "white" { }
_WaterColor ("Water Color", Color) = (0, 0.5, 1, 1)
_Smoothness ("Smoothness", Float) = 0.8
}
SubShader
{
Tags { "Queue" = "Background" "RenderType" = "Opaque" }
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float4 pos : POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float4 reflect : TEXCOORD1;
};
float _Smoothness;
sampler2D _MainTex;
sampler2D _BumpMap;
sampler2D _ReflectionTex;
sampler2D _RefractionTex;
float4 _WaterColor;
v2f vert(appdata v)
{
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = v.uv;
// 물결 효과를 위한 간단한 시간 기반 변형
o.pos.y += sin(v.uv.x * 10 + _Time.y * 0.5) * 0.1;
o.reflect = tex2D(_ReflectionTex, v.uv);
return o;
}
half4 frag(v2f i) : SV_Target
{
// 반사, 굴절 처리
half4 reflection = tex2D(_ReflectionTex, i.uv);
half4 refraction = tex2D(_RefractionTex, i.uv);
// 물 색상과 혼합
half4 waterColor = _WaterColor;
half3 result = lerp(reflection.rgb, refraction.rgb, 0.5) * waterColor.rgb;
// PBR의 스무스함 효과
result = lerp(result, reflection.rgb, _Smoothness);
return half4(result, 1);
}
ENDCG
}
}
}위의 코드에서는 물 표면의 반사와 굴절 효과를 간단하게 구현한 것입니다. 이 셰이더는 PBR 기반으로, 물의 투명도와 물결 효과를 자연스럽게 처리합니다. _MainTex와 _BumpMap은 물 표면의 질감을 설정하는 데 사용됩니다. _ReflectionTex와 _RefractionTex는 물 표면에서 반사와 굴절되는 이미지를 표현하며, _WaterColor는 물의 색상을 지정합니다. 또한 _Smoothness는 표면의 매끄러움을 조절하여 빛의 반사 강도를 설정합니다.
장점과 단점
장점:
- 높은 사실감: PBR 시스템을 활용하여 빛의 반사와 굴절을 자연스럽게 구현할 수 있습니다.
- 유연성: 다양한 환경에서 사용 가능한 물 셰이더를 구현할 수 있으며, 색상과 질감, 물결 등을 쉽게 조정할 수 있습니다.
- 성능 최적화: PBR을 활용하여 성능에 미치는 영향을 최소화하면서도 고품질의 효과를 구현할 수 있습니다.
단점:
- 복잡한 셰이더 작성: 물 셰이더는 반사, 굴절, 물결, 투명도 등 여러 요소를 조화롭게 구현해야 하므로 셰이더 작성이 복잡할 수 있습니다.
- 퍼포먼스 문제: 고해상도 텍스처와 복잡한 계산을 사용하면 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 최적화가 필요합니다.
마무리
유니티에서 PBR을 사용한 물 셰이더는 매우 강력한 도구입니다. 물 표면에서 반사와 굴절을 구현함으로써 게임 내에서 물의 사실감을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이 글에서 다룬 예시 코드를 바탕으로, 여러분의 게임에서 자연스럽고 현실감 있는 물을 구현할 수 있을 것입니다. 다양한 물 효과를 구현하는 데 있어, 이 셰이더는 많은 도움이 될 것입니다.
