URP에서 HDR 텍스처 사용해보기

서론

현재 수정 작업을 맡은 셰이더가 있는데, Emissive를 추가하려고 보니 Emissive Color 프로퍼티가 없었다

사수에게 확인해보니 이 셰이더는 Emissive는 HDR 텍스처로 컨트롤할 방침이라는 얘기를 들었다

그럼 뭐다? 구현은 내가 찾아서 해야 한다는 거지…

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HDR Texture

테스트용 HDR Texture는 아트 팀장님이 포토샵으로 만들어주셨다

포토샵의 컬러 피커로 Cyan색에 강도를 추가한 단색 텍스처이다

HDRI_Test_hdr.hdr

0.07MB

사실 아트 팀장님께 부탁하기 전에 혼자서 Photopea에서 만들어 보려고 했지만, HDR 관련 항목을 찾지 못해 실패했다

이게 될지 안 될지는 해봐야 안다…

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DecodeHDR 함수와 _HDR

HDR 파일을 임포트 해서 텍스처로 사용하면!

놀랍게도 아무 일도 일어나지 않는다…

이것은 유니티의 디폴트 셰이더인 Lit 셰이더 또한 마찬가지였다

즉 나나 커스텀 셰이더의 문제는 아니라는 뜻

역시 별도의 처리가 필요한 것 같았다

 

그래서 인터넷을 찾아보니 다음과 같은 공식 문서의 문구를 발견할 수 있었다

Cg/HLSL でシェーダープロパティを参照する - Unity マニュアル

Cg/HLSL でシェーダープロパティを参照する - Unity マニュアル

💡 텍스처 HDR 파라미터
{TextureName}_HDR
사용되는 색 공간에 따라 HDR(예: RGBM으로 인코딩된) 텍스처를 잠재적으로 어떻게 디코딩할지에 대한 정보를 포함한 float4 프로퍼티입니다.
UnityCG.cginc 셰이더 포함 파일에서 DecodeHDR 함수를 참조하십시오.

조금 살펴보니 hdr를 사용할 텍스처의 이름에 _HDR를 붙인 변수를 따로 선언해야 하고, DecodeHDR 함수 등을 이용해서 HDR의 값을 얻어야 하는 것 같았다

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UnityCG.cginc의 코드로 테스트

매우 귀찮게도 URP에서는 여러 이유로 UnityCG.cginc를 사용이 권장되지 않는다…

그래서 DecodeHDR 함수를 복붙해서 테스트를 해보기로 했다

 

다음은 여러가지를 생략한 테스트 코드이다

// ...전략...

HLSLPROGRAM
CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
			// ...중략...
      float4    _EmissionMap_HDR;
			// ...중략...
CBUFFER_END

// ...중략...

// Decodes HDR textures
// handles dLDR, RGBM formats
inline half3 DecodeHDR(half4 data, half4 decodeInstructions, int colorspaceIsGamma)
{
    // Take into account texture alpha if decodeInstructions.w is true(the alpha value affects the RGB channels)
    half alpha = decodeInstructions.w * (data.a - 1.0) + 1.0;

    // If Linear mode is not supported we can skip exponent part
    if(colorspaceIsGamma)
        return (decodeInstructions.x * alpha) * data.rgb;

    #if defined(UNITY_USE_NATIVE_HDR)
        return decodeInstructions.x * data.rgb; // Multiplier for future HDRI relative to absolute conversion.
    #else
        return (decodeInstructions.x * pow(alpha, decodeInstructions.y)) * data.rgb;
    #endif
}
// Decodes HDR textures
// handles dLDR, RGBM formats
inline half3 DecodeHDR (half4 data, half4 decodeInstructions)
{
    #if defined(UNITY_COLORSPACE_GAMMA)
        return DecodeHDR(data, decodeInstructions, 1);
    #else
        return DecodeHDR(data, decodeInstructions, 0);
    #endif
}

// ...중략...

float3 frag(v2f i) : SV_Target
{    
    float4 emissiveColor = tex2D(_EmissionMap, i.uv);
    emissiveColor.rgb = DecodeHDR(emissiveColor, _EmissionMap_HDR);
    return emissiveColor;
}
ENDHLSL

// ...후략...

상수 버퍼에 _EmissionMap_HDR를 추가했고, DecodeHDR 함수는 UnityCG.cginc에서 가져왔으며, 사용은 다른 셰이더랑 인터넷의 레퍼런스를 참고했다

 

그 결과는…

따란~!

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URP에서는 뭘 써야 할까?

문제는 코드를 복붙하는 방식을 피하고 싶다는 것!

이거 Meta Passd에서도 써야한다고~!!

 

그리고 잘 생각해면 이러한 처리가 URP에서 사라질리 없다…어딘가에 이름만 다른 함수가 존재할 것이다…라고 생각해서 무작정 쳐보니 라이더가 딱 봐도 그럴듯한 함수를 알려주었다

다행히 현재 수정 중인 셰이더는 Lighting.hlsl를 인클루드하고 있어서 EntityLighting.hlsl에 있는 DecodeHDREnvironment() 함수를 사용할 수 있었다

그래도 혹시 몰라 어떤 처리를 하는지 살펴보니…

real3 DecodeHDREnvironment(real4 encodedIrradiance, real4 decodeInstructions)
{
    // Take into account texture alpha if decodeInstructions.w is true(the alpha value affects the RGB channels)
    real alpha = max(decodeInstructions.w * (encodedIrradiance.a - 1.0) + 1.0, 0.0);

    // If Linear mode is not supported we can skip exponent part
    return (decodeInstructions.x * PositivePow(alpha, decodeInstructions.y)) * encodedIrradiance.rgb;
}

DecodeHDR와 거의 비슷했길래 DecodeHDREnvironment() 를 사용해보기로 했다

inline half3 DecodeHDR(half4 data, half4 decodeInstructions, int colorspaceIsGamma)
{
    // Take into account texture alpha if decodeInstructions.w is true(the alpha value affects the RGB channels)
    half alpha = decodeInstructions.w * (data.a - 1.0) + 1.0;

    // If Linear mode is not supported we can skip exponent part
    if(colorspaceIsGamma)
        return (decodeInstructions.x * alpha) * data.rgb;

    #if defined(UNITY_USE_NATIVE_HDR)
        return decodeInstructions.x * data.rgb; // Multiplier for future HDRI relative to absolute conversion.
    #else
        return (decodeInstructions.x * pow(alpha, decodeInstructions.y)) * data.rgb;
    #endif
}

 

이쪽은 마찬가지로 여러가지 생략한 테스트 코드이다

(Meta Pass도 같은 처리로 변경했다)

// ...전략...
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"

HLSLPROGRAM
CBUFFER_START(UnityPerMaterial)
			// ...중략...
      float4    _EmissionMap_HDR;
			// ...중략...
CBUFFER_END

// ...중략...
float3 frag(v2f i) : SV_Target
{    
    float4 emissiveColor = tex2D(_EmissionMap, i.uv);
    emissiveColor.rgb = DecodeHDREnvironment(emissiveColor, _EmissionMap_HDR);
    return emissiveColor;
}
ENDHLSL

// ...후략...

 

그 결과는…

Profit!!

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마무리

단색 HRDI 텍스처 만들기부터 잘 안 되서 삽질을 좀 했다

처음부터 아트 팀장님께 부탁하면 삽질을 안 했겠지만, 아무리 그래도 바쁜 사람에게 단색 HDR Texture 만들어 주세요!라고 하는 건 쪽팔리지미안하지 않는가!

 

그리고 HDRI를 금방 만들었다고 해도 그 뒤에 별도의 처리가 필요한지 몰랐으니 어차피 삽질은 예정되어 있었다

반대로 HDRI가 이상하지 않다는 확신이 없었으면 별도의 처리가 필요한지 깨닫기까지 수많은 삽질이 있었을 것이다

개발은 참으로 어렵다…

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참고 사이트

Cg/HLSL でシェーダープロパティを参照する - Unity マニュアル

Cg/HLSL でシェーダープロパティを参照する - Unity マニュアル

モバイルでのHDRテクスチャの扱い - BeXide Tech Blog

モバイルでのHDRテクスチャの扱い - BeXide Tech Blog