머티리얼 프로그래밍 기초 개념

 

셰이더(Shader)란?

셰이더(Shader)는 3D 모델의 표면을 렌더링하고, 빛과 색상을 계산하여 화면에 표시하는 역할을 하는

그래픽스 프로그래밍에서 중요한 역할을 하는  프로그램입니다.

 

 

 

셰이더는 주로 GPU(그래픽 처리 장치)에서 실행되며, 하는 데 사용됩니다. 셰이더는 주로 다음 세 가지 종류로 나눌 수 있습니다:

1. 버텍스 셰이더(Vertex Shader):
   • 3D 모델의 각 정점(Vertex)을 처리합니다.
   • 위치, 색상, 텍스처 좌표 등 정점의 속성을 변환하거나 조작하는 역할을 합니다.
   • 모델의 정점 위치를 화면 좌표로 변환하는 등 기본적인 변환 작업을 수행합니다.
2. 픽셀 셰이더(Pixel(Fragment) Shader):
   • 화면에 렌더링될 픽셀의 색상을 계산합니다.
   • 빛, 텍스처, 그림자 등을 고려하여 최종적으로 표시될 색상을 결정합니다.
   • 주로 표면의 질감과 색상을 정의하고, 조명 효과를 계산합니다.
3. 지오메트리 셰이더(Geometry Shader):
   • 버텍스 셰이더와 픽셀 셰이더 사이에서 실행됩니다.
   • 정점의 모음을 입력으로 받아 새로운 정점을 생성하거나 기존 정점을 변경합니다.
   • 복잡한 기하학적 변환을 수행할 수 있으며, 예를 들어 새로운 삼각형을 생성하는 등의 작업이 가능합니다.

셰이더는 주로 그래픽스 API(OpenGL, DirectX, Vulkan 등)를 통해 작성되며, HLSL(High-Level Shader Language), GLSL(OpenGL Shading Language), 또는 언리얼 엔진에서 사용하는 Material Editor 등을 통해 구현할 수 있습니다.

 

언리얼 엔진 5에서는 Material Editor를 통해 시각적으로 셰이더를 작성할 수 있어, 프로그래밍 지식이 없어도 셰이더를 만들고 조정할 수 있습니다.

 

셰이더는 게임 그래픽스뿐만 아니라 영화, 애니메이션, VR/AR 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 각 분야에서 셰이더를 활용하여 실시간으로 사실적인 이미지를 생성하고, 복잡한 시각적 효과를 구현할 수 있습니다.

셰이더는 주로 GPU(그래픽 처리 장치)에서 실행됩니다

 

셰이더는 주로 다음 세 가지 종류로 나눌 수 있습니다:

1. 버텍스 셰이더(Vertex Shader):
   • 3D 모델의 각 정점(Vertex)을 처리합니다.
   • 위치, 색상, 텍스처 좌표 등 정점의 속성을 변환하거나 조작하는 역할을 합니다.
   • 모델의 정점 위치를 화면 좌표로 변환하는 등 기본적인 변환 작업을 수행합니다.
2. 픽셀(프래그먼트) 셰이더(Pixel(Fragment) Shader):
   • 화면에 렌더링될 픽셀의 색상을 계산합니다.
   • 빛, 텍스처, 그림자 등을 고려하여 최종적으로 표시될 색상을 결정합니다.
   • 주로 표면의 질감과 색상을 정의하고, 조명 효과를 계산합니다.
3. 지오메트리 셰이더(Geometry Shader):
   • 버텍스 셰이더와 픽셀 셰이더 사이에서 실행됩니다.
   • 정점의 모음을 입력으로 받아 새로운 정점을 생성하거나 기존 정점을 변경합니다.
   • 복잡한 기하학적 변환을 수행할 수 있으며, 예를 들어 새로운 삼각형을 생성하는 등의 작업이 가능합니다.

셰이더는 주로 그래픽스 API(OpenGL, DirectX, Vulkan 등)를 통해 작성되며, HLSL(High-Level Shader Language), GLSL(OpenGL Shading Language), 또는 언리얼 엔진에서 사용하는 Material Editor 등을 통해 구현할 수 있습니다.

 

 

머티리얼이란?

머티리얼(Material)은 3D 그래픽스에서 객체의 표면 속성을 정의하는 요소로, 물체가 어떻게 보이고, 빛을 어떻게 반사하고, 어떻게 투과되는지를 결정합니다.

 

머티리얼은 게임 엔진, 특히 언리얼 엔진에서 매우 중요한 역할을 합니다. 언리얼 엔진 5에서는 머티리얼 에디터(Material Editor)를 통해 시각적으로 머티리얼을 만들고 셰이더를 작성할 수 있어, 프로그래밍 지식이 없어도 셰이더를 만들고 조정할 수 있습니다.

 

 

PBR이란?

PBR(Physically Based Rendering)은 물리적으로 기반한 렌더링을 의미하며, 실제 물리적 원리에 기반하여 빛이 물체와 상호작용하는 방식을 더 정확하게 모델링하는 렌더링 기술입니다. PBR은 게임, 영화, 시각 효과 등에서 더 사실적이고 일관된 이미지를 생성하는 데 사용됩니다. PBR의 주요 개념과 요소는 다음과 같습니다:

1. 알베도(Albedo)

• 물체의 기본 색상입니다.
• 조명과 그림자를 고려하지 않은 순수한 색상 정보를 담고 있습니다.
• 일반적으로 텍스처 맵으로 제공되며, 물체 표면의 기본적인 색상과 패턴을 정의합니다.

2. 노멀 맵(Normal Map)

• 표면의 작은 세부 구조를 정의합니다.
• 표면의 미세한 기복을 시뮬레이션하여 더 세밀한 디테일을 추가합니다.
• 빛의 반사 방향을 변경하여 표면의 작은 디테일을 표현합니다.

3. 메탈릭(Metallic)

• 물체가 금속성인지 비금속성인지를 정의합니다.
• 값이 1에 가까우면 금속성이며, 0에 가까우면 비금속성입니다.
• 금속성 표면은 주로 반사광을 강하게 반사하고, 알베도 값에 의해 착색됩니다.

4. 거칠기(Roughness)

• 표면의 매끄러움 정도를 정의합니다.
• 값이 낮을수록 표면이 매끄럽고 빛을 반사하는 성질이 강해집니다.
• 값이 높을수록 표면이 거칠어지고 빛이 산란되어 반사됩니다.

5. 반사광(Radiance)

• 물체가 빛을 어떻게 반사하는지를 정의합니다.
• 환경 맵을 사용하여 물체 주변의 빛을 시뮬레이션합니다.
• 주위 환경의 빛을 반사하여 더 현실적인 조명을 표현합니다.

6. 조명과 환경 맵(Lighting and Environment Maps)

• PBR은 주로 HDR(High Dynamic Range) 환경 맵을 사용하여 주변 환경의 빛을 시뮬레이션합니다.
• 이 환경 맵은 물체 표면에서 빛이 어떻게 반사되고 흩어지는지 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

PBR의 장점

• 사실성: 물리적 원리에 기반하므로 더 사실적인 이미지를 생성할 수 있습니다.
• 일관성: 다양한 조명 조건에서도 일관된 시각적 품질을 유지합니다.
• 재사용성: 동일한 PBR 소재를 다양한 환경에서 재사용할 수 있습니다.

언리얼 엔진 5에서의 PBR

언리얼 엔진 5에서는 Material Editor를 통해 PBR을 구현할 수 있습니다. 엔진 내부에서 제공하는 다양한 노드와 기능을 활용하여 복잡한 PBR 소재를 만들 수 있습니다. 예를 들어, 메탈릭, 거칠기, 알베도 등을 조합하여 원하는 시각적 효과를 쉽게 구현할 수 있습니다.

PBR은 현대 게임과 그래픽스 렌더링에서 표준으로 자리 잡았으며, 사실적인 시각 효과를 원하는 모든 프로젝트에서 널리 사용됩니다. PBR을 활용하면 더 현실적이고 몰입감 있는 그래픽스를 구현할 수 있습니다.