Unity GPU 인스턴싱 가이드

이 문서는 Unity에서 GPU 인스턴싱을 지원하는 커스텀 셰이더를 만드는 방법에 대한 것입니다. GPU 인스턴싱을 활용하여 성능 최적화를 이루고 다수의 객체를 효율적으로 렌더링할 수 있습니다.

GPU 인스턴싱을 지원하는 셰이더 생성

셰이더 생성 시 다음과 같은 키워드와 매크로를 사용해야 합니다:

1. #pragma multi_compile_instancing
2. 인스턴싱 변형을 생성합니다.
3. #pragma instancing_options
4. 인스턴스에 대한 옵션을 정의합니다.
5. 인스턴스 ID
6. UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID: 버텍스 셰이더 입출력 구조에서 인스턴스 ID를 정의합니다.
7. 인스턴스당 상수 버퍼
8. UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(bufferName) / UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(bufferName)
9. 인스턴스당 프로퍼티를 래핑합니다.
10. 인스턴스 프로퍼티 정의
11. UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP
12. 인스턴스당 셰이더 프로퍼티를 정의합니다.

인스턴싱 옵션 스위치

instancing_options 지시문에서는 다음과 같은 스위치를 사용할 수 있습니다:

셰이더 예제

표면 셰이더 예제

각 인스턴스에 다르게 설정된 색상을 갖는 표면 셰이더 생성 예제입니다.

Shader "Custom/InstancedColorSurfaceShader" { Properties { _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1) _MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {} _Glossiness ("Smoothness", Range(0,1)) = 0.5 _Metallic ("Metallic", Range(0,1)) = 0.0 }

SubShader
{
    Tags { "RenderType"="Opaque" }
    LOD 200
    CGPROGRAM
    #pragma surface surf Standard fullforwardshadows
    #pragma target 3.0
    sampler2D _MainTex;
    struct Input
    {
        float2 uv_MainTex;
    };
    half _Glossiness;
    half _Metallic;
    UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props)
       UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(fixed4, _Color)
    UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props)
    void surf (Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
        fixed4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex) * UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props, _Color);
        o.Albedo = c.rgb;
        o.Metallic = _Metallic;
        o.Smoothness = _Glossiness;
        o.Alpha = c.a;
    }
    ENDCG
}
FallBack "Diffuse"

}

버텍스 및 프래그먼트 셰이더 예제

각 인스턴스에 다른 색상을 부여하는 버텍스 및 프래그먼트 셰이더 예제입니다.

Shader "Custom/SimplestInstancedShader" { Properties { _Color ("Color", Color) = (1, 1, 1, 1) }

SubShader
{
    Tags { "RenderType"="Opaque" }
    LOD 100

    Pass
    {
        CGPROGRAM
        #pragma vertex vert
        #pragma fragment frag
        #pragma multi_compile_instancing
        #include "UnityCG.cginc"

        struct appdata
        {
            float4 vertex : POSITION;
            UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
        };

        struct v2f
        {
            float4 vertex : SV_POSITION;
            UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
        };

        UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props)
            UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float4, _Color)
        UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props)

        v2f vert(appdata v)
        {
            v2f o;

            UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(v);
            UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(v, o);
            o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
            return o;
        }

        fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
        {
            UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(i);
            return UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props, _Color);
        }
        ENDCG
    }
}

}

런타임 시 인스턴스당 데이터 변경 예제

MaterialPropertyBlock을 사용하여 런타임 시 객체의 인스턴스별 색상을 랜덤하게 설정하는 예제입니다.

using UnityEngine;

public class MaterialPropertyBlockExample : MonoBehaviour { public GameObject[] objects;

void Start()
{
    MaterialPropertyBlock props = new MaterialPropertyBlock();
    MeshRenderer renderer;

    foreach (GameObject obj in objects)
    {
        float r = Random.Range(0.0f, 1.0f);
        float g = Random.Range(0.0f, 1.0f);
        float b = Random.Range(0.0f, 1.0f);
        props.SetColor("_Color", new Color(r, g, b));

        renderer = obj.GetComponent<MeshRenderer>();
        renderer.SetPropertyBlock(props);
    }
}

}

결론

GPU 인스턴싱은 Unity에서 성능을 향상시키는 강력한 도구입니다. 이 가이드를 참고하여 GPU 인스턴싱을 지원하는 셰이더를 생성하고 최적화된 렌더링을 구현해 보시기 바랍니다.