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Unityで始めるコンピュータ・グラフィックス (2) シェーダー入門

2022/07/07に公開約4,400字

三角形を好きな色に塗る

デフォルト・エラー・シェーダー

前回はピンクの三角形が表示されました. これは実はエラー時に表示されるシェーダーです. のでこれが出たらシェーダーの処理で何かしらの失敗が起きていることが分かります.

Error and loading shaders

マテリアルの適用

何をするかというとマテリアルを適用すればよいだけです.

Assets以下にMaterialsというフォルダを作ります. Materials以下で右クリックして

Create -> Materials

を作成します. 名前はTriangle.matとでもしておきましょう(.matはあってもなくても良いです). URP(Universal Render Pipeline)の場合Universal Render Pipeline/Litというシェーダーが付いたマテリアルが作成されます.

これをTriangleコンポーネントが追加された空のゲームオブジェクトに追加しましょう.

Playボタンで実行すると以下のように白っぽい色で描画されます.

色を変える

Triangle.matのSurface InputのBase Mapの右横にあるカラーピッカから色を変更してみましょう. 白い部分をクリックするとカラー・ピッカーが別窓で表示されます.

黄色っぽい色に変えると以下のように表面の色が変わります.

Playモードでも変更できます. この場合リアルタイムに色が変わるのが確認できます.

シェーダーで塗りつぶす

今度はカスタム・シェーダーを作って同じように色を付けてみましょう.

HLSLの場合のシェーダーのボイラープレートは以下を参照しましょう.

SingleColorシェーダーを作成して, 二番目のURPUnlitShaderBasicシェーダーの内容をコピペします(あるいは以下のSingleColor.shaderをコピペしても良いです). これをTriangle.matのシェーダーに指定すればいいだけです.

シェーダーは以下のように定義します.

SingleColor.shader
Shader "Custom/SingleColor"
{
    Properties
    { }

    SubShader
    {
        Tags { "RenderType" = "Opaque" "RenderPipeline" = "UniversalPipeline" }

        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

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

            struct Attributes
            {
                float4 positionOS   : POSITION;
            };

            struct Varyings
            {
                float4 positionHCS  : SV_POSITION;
            };

            Varyings vert(Attributes IN)
            {
                Varyings OUT;
                OUT.positionHCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz);
                return OUT;
            }
	    
	    // 今回のキモはこれだけ!
            half4 frag(/* Varyingsを渡すこともできる */) : SV_Target
            {
                half Red = 1;
                half Green = 1;
                half Blue = 1;
                half Alpha = 1;
                half4 customColor = half4(Red, Green, Blue, Alpha);
                return customColor;
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

割とだらだらと長いですがfragという関数の定義だけを見ればいいです.

halfですがこれは16ビット浮動小数点数ということです. half4なのでhalfを四つ組み合わせたものです. Colorという特別な型はないので, half4を使ってRGBAによる色を定義しています.

この場合すべて1に設定しましたので白色になります.

Alphaは1で固定して, RGBの部分を変えると赤とか青, そして緑といった単色で塗りつぶすことがもできます.

Appendix

マテリアルの役割

実際に色を付けるのはシェーダーの役割です. ではマテリアルは何をするのでしょうか. マテリアルはシェーダーのためのパラメータをまとめたものと考えると分かりやすいです. 特にどのように描画するか, つまり見た目を変化させるために使われます.

単純な色から表面の質感, テクスチャといった様々な情報を渡すことができます.

References

URPなどの基本となるSRPの基本的なことが書いてある.
Creating a simple render loop in a custom render pipeline

脚注
  1. Render pipeline feature comparison ↩︎

  2. シェーダーをUniversal Render Pipelineに対応させたかった覚書 ↩︎

  3. 詳しく知りたい場合はUnityで頂点色を表示するシェーダを作るを読みましょう. ↩︎

Discussion

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