URP 커스텀 포스트프로세싱 - 1

개요

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URP 환경에서는 빌트인에서 사용하던 OnRenderImage()가 작동하지 않아 기존 처럼 카메라에 포스트 프로세스 컴포넌트를 추가하는 방식이 안됩니다.

URP에서는 별도 렌더피쳐를 만들고 Post-process Volume을 사용해야합니다.

이번 포스팅은 URP환경에서 커스텀 포스트 프로세싱을 구현 & 적용 방법에 대해 포스팅하겠습니다.

 

 

프리뷰

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샘플 프로젝트

Unity 2021.2.4f1 URP에서 구현 V1

https://github.com/CatDarkGame/URP_CustomPostProcess/releases/tag/V1

Release V1 · CatDarkGame/URP_CustomPostProcess

 

 

 

 

 

포스트프로세싱 전용 쉐이더 제작

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Shader "Hidden/Postprocess/Grayscale"
{
	Properties
	{
		_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
	}
	SubShader
	{
	    Tags { "RenderType" = "Opaque" "RenderPipeline" = "UniversalPipeline"}
		ZTest Always ZWrite Off Cull Off

        Pass
        {
            HLSLPROGRAM

            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/Shaders/PostProcessing/Common.hlsl"

            #pragma prefer_hlslcc gles   
            #pragma exclude_renderers d3d11_9x  
            
            #pragma vertex FullscreenVert
            #pragma fragment frag

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            
            float _Amount;
             
       
            float4 frag(Varyings i) : SV_Target
            {
                float2 mainTexUV = i.uv.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
                float4 col = tex2D(_MainTex, mainTexUV);
                float3 grayscale = (col.r + col.g + col.b) * 0.3333f;
                
               
                col.rgb = lerp(col.rgb,  grayscale, _Amount);
                
                return col;
            }
            
            ENDHLSL
        }
    }
}

 

먼저 HLSL기반으로 포스트프로세싱 전용 쉐이더를 제작합니다.

위 예시 코드로는 간단히 흑백 쉐이더를 만들었습니다.

URP에 내장되어 있는 다른 포스트프로세싱 쉐이더 코드를 참고했습니다.

 

#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/Shaders/PostProcessing/Common.hlsl"

#pragma vertex FullscreenVert
#pragma fragment frag

float4 frag(Varyings i) : SV_Target
{
	...

Common.hlsl코드를 include하고 Vertex와 Fragment 함수를 위와 같이 설정합니다.

 

sampler2D _MainTex;
float4 _MainTex_ST;

float4 frag(Varyings i) : SV_Target
{
	float2 mainTexUV = i.uv.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
	float4 col = tex2D(_MainTex, mainTexUV);
    ...

화면 텍스처를 기존과 동일하게 _MainTex로 가져올 수 있습니다.

 

 

이슈

HLSL은 구현했을때 작동 되지만, Shader Graph로는 작동하지 않습니다, 원인과 방법은 아직 못 찾았습니다.

 

 

 

 

 

Volume Component 제작

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Volume Component는 Post Process Volume에 추가되는 구성 요소들을 뜻합니다.

Volume Component 스크립트를 제작하겠습니다.

 

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;

[Serializable, VolumeComponentMenuForRenderPipeline("Custom Post-processing/Grayscale", typeof(UniversalRenderPipeline))]
public class GrayScale : VolumeComponent, IPostProcessComponent
{
    private const string SHADER_NAME = "Hidden/Postprocess/Grayscale";
    private const string PROPERTY_AMOUNT = "_Amount";
    
    private Material _material;

    public BoolParameter IsEnable = new BoolParameter(false);
    public ClampedFloatParameter amount = new ClampedFloatParameter(0f, 0f, 1f);
    
     public bool IsActive()
    {
        if (IsEnable.value == false) return false;
        if (!active || 
            !_material || 
            amount.value <= 0.0f) return false;
        return true;
    }
    public virtual bool IsTileCompatible() => false;

    public void Setup()
    {
        if (!_material)
        {
            Shader shader = Shader.Find(SHADER_NAME);
            _material = CoreUtils.CreateEngineMaterial(shader);
        }
    }

    public void Destroy()
    {
        if (_material)
        {
            CoreUtils.Destroy(_material);
            _material = null;
        }
    }

    public void Render(CommandBuffer commandBuffer, ref RenderingData renderingData, RenderTargetIdentifier source, RenderTargetIdentifier destination)
    {
        if (!_material) return;
        
        _material.SetFloat(PROPERTY_AMOUNT, amount.value);
        
        commandBuffer.Blit(source, destination, _material);
    }
}

해당 스크립트도 마찬가지로, URP 내장 코드를 참고 했습니다.

 

 

[Serializable, VolumeComponentMenuForRenderPipeline("Custom Post-processing/Grayscale", typeof(UniversalRenderPipeline))]

맨 처음 VolumeComponentMenuForRenderPipeline Attribute를 추가하면 Post process Volume에서 추가할 수 있는

메뉴가 생성됩니다.

 

public BoolParameter IsEnable = new BoolParameter(false);
public ClampedFloatParameter amount = new ClampedFloatParameter(0f, 0f, 1f);

다음 코드는 Post process Volume의 Inspector에 보이는 변수입니다, 일반적인 변수는 Inspector에 보이지 않고 VolumeParameter클래스에 포함된 변수만 작동합니다.

 

 

 public void Setup()
{
    if (!_material)
    {
        Shader shader = Shader.Find(SHADER_NAME);
        _material = CoreUtils.CreateEngineMaterial(shader);
    }
}

public void Destroy()
{
    if (_material)
    {
        CoreUtils.Destroy(_material);
        _material = null;
    }
}

public void Render(CommandBuffer commandBuffer, ref RenderingData renderingData, RenderTargetIdentifier source, RenderTargetIdentifier destination)
{
    if (!_material) return;

    _material.SetFloat(PROPERTY_AMOUNT, amount.value);

    commandBuffer.Blit(source, destination, _material);
}

다음 함수들은 아래에서 설명할 RenderFeature & Pass에서 호출할 예정입니다.

 

 

 

 

 

RenderPass 제작

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using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;


public class GrayScale_RenderPass : ScriptableRenderPass
{
    protected const string TEMP_BUFFER_NAME = "_TempColorBuffer";
   
    protected GrayScale Component;
    protected string RenderTag { get; }
    
    private RenderTargetIdentifier _source;
    private RenderTargetHandle _tempTexture;
    
    public GrayScale_RenderPass(string renderTag, RenderPassEvent passEvent) 
    {
        renderPassEvent = passEvent;
        RenderTag = renderTag;
    }

    public virtual void Setup(in RenderTargetIdentifier source)
    {
        _source = source;
        _tempTexture.Init(TEMP_BUFFER_NAME);
    }

    public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData renderingData)
    {
        if (!renderingData.cameraData.postProcessEnabled) return;

        VolumeStack volumeStack = VolumeManager.instance.stack;
        Component = volumeStack.GetComponent<GrayScale>();
        if(Component) Component.Setup();
        if (!Component || !Component.IsActive())  return;
        
        CommandBuffer commandBuffer = CommandBufferPool.Get(RenderTag);
        RenderTargetIdentifier destination = _tempTexture.Identifier();
        
        // 렌더 텍스처 생성
        CameraData cameraData = renderingData.cameraData;
        RenderTextureDescriptor descriptor = new RenderTextureDescriptor(cameraData.camera.scaledPixelWidth, cameraData.camera.scaledPixelHeight);
        descriptor.colorFormat = cameraData.isHdrEnabled ? RenderTextureFormat.DefaultHDR : RenderTextureFormat.Default;
        commandBuffer.GetTemporaryRT(_tempTexture.id, descriptor);
        
        // 임시 버퍼 생성
        commandBuffer.Blit(_source, destination);
        // Pass 렌더링
        Component.Render(commandBuffer, ref renderingData, destination, _source);
        commandBuffer.ReleaseTemporaryRT(_tempTexture.id);
        
        context.ExecuteCommandBuffer(commandBuffer);
        CommandBufferPool.Release(commandBuffer);
    }
}

다음 렌더패스 스크립트입니다.

 

VolumeStack volumeStack = VolumeManager.instance.stack;
Component = volumeStack.GetComponent<GrayScale>();
if(Component) Component.Setup();
if (!Component || !Component.IsActive())  return;

먼저 위 코드를 통해 이전에 제작한 GrayScale VolumComponent를 참조합니다.

VolumeManager.instance.stack은 프로젝트에 있는 모든 VolumeComponent를 참조할 수 있습니다.

 

이슈

Execute함수에서 GetComponent를 호출하고 있는데 퍼포먼스 이슈가 우려됩니다.

해당 코드를 초기화부분에서 해봤지만, Postprocess Volume에서 추가 & 제거되는 것에 대한 업데이트 체크가 불가능한 이슈가 있습니다.

내장 코드와 다른 참고 자료를 찾아봤지만 다른 방법은 못찾았습니다.

 

 

 

 CommandBuffer commandBuffer = CommandBufferPool.Get(RenderTag);
RenderTargetIdentifier destination = _tempTexture.Identifier();

// 렌더 텍스처 생성
CameraData cameraData = renderingData.cameraData;
RenderTextureDescriptor descriptor = new RenderTextureDescriptor(cameraData.camera.scaledPixelWidth, cameraData.camera.scaledPixelHeight);
descriptor.colorFormat = cameraData.isHdrEnabled ? RenderTextureFormat.DefaultHDR : RenderTextureFormat.Default;
commandBuffer.GetTemporaryRT(_tempTexture.id, descriptor);

// 임시 버퍼 생성
commandBuffer.Blit(_source, destination);
// Pass 렌더링
Component.Render(commandBuffer, ref renderingData, destination, _source);
commandBuffer.ReleaseTemporaryRT(_tempTexture.id);

context.ExecuteCommandBuffer(commandBuffer);
CommandBufferPool.Release(commandBuffer);

다음 작업으로는 커맨드버퍼 & 렌더 텍스처를 생성하고 VolumComponent에 접근해 Render함수를 호출합니다.

 

 

 

 

Render Feature 제작

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using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;


public class GrayScale_RenderFeature : ScriptableRendererFeature
{
    private GrayScale_RenderPass _renderPass = null;

    public override void Create()
    {
        _renderPass = new GrayScale_RenderPass("GrayscalePass", RenderPassEvent.AfterRenderingPostProcessing);
    }

    public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData renderingData)
    {
        _renderPass.Setup(renderer.cameraColorTarget);
        renderer.EnqueuePass(_renderPass);
    }
}

마지막으로 RenderPass 스크립트를 제작합니다.

 

 

 

씬 세팅

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RendererData에서 렌더피쳐를 추가하고 Intermediate Texture를 Always로 세팅하면 결과확인 가능합니다.

(Postprocess Volume에 Volume컴포넌트가 추가되어 있어야합니다.)

 

 

 

 

 

 

코드 확장성 개선

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이제 커스텀포스트프로세싱 구현이 됬지만, 1개의 효과마다 3개의 스크립트 제작이 필요합니다.

그래서 이번엔 코드를 개선해서 1개의 효과당 1개의 스크립트 제작이 가능하도록 하겠습니다.

 

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;

public abstract class CustomVolumeComponent : VolumeComponent, IPostProcessComponent
{
    public BoolParameter IsEnable = new BoolParameter(false);
    
    public virtual bool IsTileCompatible() => false;
    public abstract bool IsActive();
    public abstract void Setup();
    public abstract void Destroy();
    public abstract void Render(CommandBuffer commandBuffer, ref RenderingData renderingData, RenderTargetIdentifier source, RenderTargetIdentifier destination);
    
    protected override void OnDestroy()
    {
        Destroy();
    }
}

먼저 VolumeComponent의 부모 클래스를 제작합니다.

렌더 패스 클래스에서 이 클래스를 참조하여 추가 렌더 패스를 제작할 필요 없게 하기 위해서 입니다.

 

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;

[Serializable, VolumeComponentMenuForRenderPipeline("Custom Post-processing/Grayscale", typeof(UniversalRenderPipeline))]
public class GrayScale : CustomVolumeComponent
{
    private const string SHADER_NAME = "Hidden/Postprocess/Grayscale";
    private const string PROPERTY_AMOUNT = "_Amount";
    
    private Material _material;

    public BoolParameter IsEnable = new BoolParameter(false);
    public ClampedFloatParameter amount = new ClampedFloatParameter(0f, 0f, 1f);
    
    public override bool IsActive()
    {
        if (IsEnable.value == false) return false;
        if (!active || 
            !_material || 
            amount.value <= 0.0f) return false;
        return true;
    }

    public override void Setup()
    {
        if (!_material)
        {
            Shader shader = Shader.Find(SHADER_NAME);
            _material = CoreUtils.CreateEngineMaterial(shader);
        }
    }

    public override void Destroy()
    {
        if (_material)
        {
            CoreUtils.Destroy(_material);
            _material = null;
        }
    }

    public override void Render(CommandBuffer commandBuffer, ref RenderingData renderingData, RenderTargetIdentifier source, RenderTargetIdentifier destination)
    {
        if (!_material) return;
        
        _material.SetFloat(PROPERTY_AMOUNT, amount.value);
        
        commandBuffer.Blit(source, destination, _material);
    }
}

다음 기존에 제작했던 GrayScale코드를 위와 같이 수정합니다.

 

 

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;


public class CustomPostprocessRenderPass<T> : ScriptableRenderPass where T : CustomVolumeComponent
{
    protected const string TEMP_BUFFER_NAME = "_TempColorBuffer";
   
    protected T Component;
    protected string RenderTag { get; }
    
    private RenderTargetIdentifier _source;
    private RenderTargetHandle _tempTexture;
    
    public CustomPostprocessRenderPass(string renderTag, RenderPassEvent passEvent) 
    {
        renderPassEvent = passEvent;
        RenderTag = renderTag;
    }

    public virtual void Setup(in RenderTargetIdentifier source)
    {
        _source = source;
        _tempTexture.Init(TEMP_BUFFER_NAME);
    }

    public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData renderingData)
    {
        if (!renderingData.cameraData.postProcessEnabled) return;

        VolumeStack volumeStack = VolumeManager.instance.stack;
        Component = volumeStack.GetComponent<T>();
        if(Component) Component.Setup();
        if (!Component || !Component.IsActive())  return;
        
        CommandBuffer commandBuffer = CommandBufferPool.Get(RenderTag);
        RenderTargetIdentifier destination = _tempTexture.Identifier();
        
        // 렌더 텍스처 생성
        CameraData cameraData = renderingData.cameraData;
        RenderTextureDescriptor descriptor = new RenderTextureDescriptor(cameraData.camera.scaledPixelWidth, cameraData.camera.scaledPixelHeight);
        descriptor.colorFormat = cameraData.isHdrEnabled ? RenderTextureFormat.DefaultHDR : RenderTextureFormat.Default;
        commandBuffer.GetTemporaryRT(_tempTexture.id, descriptor);
        
        // 임시 버퍼 생성
        commandBuffer.Blit(_source, destination);
        // Pass 렌더링
        Component.Render(commandBuffer, ref renderingData, destination, _source);
        commandBuffer.ReleaseTemporaryRT(_tempTexture.id);
        
        context.ExecuteCommandBuffer(commandBuffer);
        CommandBufferPool.Release(commandBuffer);
    }
}

다음 렌더패스 스크립트를 새로 생성합니다.

 

 

public class CustomPostprocessRenderPass<T> : ScriptableRenderPass where T : CustomVolumeComponent

...
protected T Component;
...
public override void Execute(ScriptableRenderContext context, ref RenderingData renderingData)
...
VolumeStack volumeStack = VolumeManager.instance.stack;
Component = volumeStack.GetComponent<T>();
if(Component) Component.Setup();
if (!Component || !Component.IsActive())  return;

 

렌더 패스 클래스를 제너릭 타입으로 모든 CustomVolumeComponent를 대응할 수 있게 하는것 이 핵심입니다.

 

제너릭을 사용하지 않고 일반 형변환을 사용하면 GetComponent로 참조되지 않습니다.

 

 

 

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.Universal;


public class CustomPostprocessRenderFeature : ScriptableRendererFeature
{
    private CustomPostprocessRenderPass<InverseGrayscale> _renderPass = null;
    private CustomPostprocessRenderPass<RadialBlur> _renderPass2 = null;
    
    public override void Create()
    {
        _renderPass = new CustomPostprocessRenderPass<InverseGrayscale>("InverseGrayscalePass", RenderPassEvent.AfterRenderingPostProcessing);
        _renderPass2 = new CustomPostprocessRenderPass<RadialBlur>("RadialBlur", RenderPassEvent.AfterRenderingPostProcessing);
    }

    public override void AddRenderPasses(ScriptableRenderer renderer, ref RenderingData renderingData)
    {
        _renderPass.Setup(renderer.cameraColorTarget);
        renderer.EnqueuePass(_renderPass);
        
        _renderPass2.Setup(renderer.cameraColorTarget);
        renderer.EnqueuePass(_renderPass2);
    }
}

마지막으로 렌더피쳐 클래스를 생성합니다.

렌더패스 클래스 생성시 제너릭타입을 넣어 추가 클래스 생성 필요없습니다.

 

 

이제 추가 스크립트 생성 없이 여러 효과를 겹칠 수 있게 되었습니다.

 

 

 

추가 개선 방향

현재 새로운 효과를 추가할때 신규 스크립트 생성을 필요없지만, 렌더피쳐 스크립트 코드를 수정해야하는 작업이 필요합니다.

추후 VolumeComponent를 자동으로 참조하는 방식으로 더 개선이 가능할 것 같습니다.

 

 

 

 

참고자료

https://developpaper.com/unity-post-processing-for-better-use-expanding-urp-post-processing-pit-record/

https://github.com/togucchi/urp-postprocessing-examples

https://blog.csdn.net/zakerhero/article/details/108171533