Графика в Unity: настройка материалов, шейдеров и эффектов

Для кого эта статья:

• Начинающие разработчики игр, использующие Unity
• Люди, интересующиеся графическим дизайном и улучшением визуальных эффектов в играх

• Любители видеоигр, желающие получить знания о графической оптимизации и производительности

  Unity — это не просто игровой движок, это целая вселенная возможностей для воплощения ваших творческих идей! 🚀 Однако многие начинающие разработчики сталкиваются с одним серьезным барьером — графикой. Настройка материалов, работа с шейдерами и оптимизация визуальных эффектов могут показаться настоящим лабиринтом. Я прошел этот путь и готов поделиться ключевыми знаниями, которые превратят вашу игру из "еще одного проекта новичка" в визуально впечатляющий продукт, способный удивить даже опытных игроков.

Хотите усилить свои навыки в графике, выходя за рамки Unity? Курс Профессия графический дизайнер от Skypro даст вам фундаментальное понимание визуального дизайна, композиции и работы с цветом — навыки, которые критически важны при создании привлекательной графики для ваших игр. Освоив принципы профессионального дизайна, вы сможете создавать текстуры и интерфейсы нового уровня, которые выделят ваши проекты среди тысяч других.

Графические возможности Unity: первые шаги

Погружение в графический конвейер Unity начинается с понимания его базовой архитектуры. Unity предлагает два основных графических пайплайна: Built-in Render Pipeline (встроенный) и Scriptable Render Pipeline (настраиваемый). Для новичков рекомендую начать с встроенного — он проще в освоении и достаточно мощный для большинства проектов. 🎮

Первое, с чем вам предстоит познакомиться — это концепция рендеринга. Это процесс преобразования 3D-моделей, текстур, материалов и освещения в 2D-изображение на экране. Unity делает большую часть этой работы автоматически, но понимание основных принципов поможет вам создавать более оптимизированные и красивые игры.

Максим Петров, технический директор игровой студии

Когда я только начинал работать с Unity, я совершил классическую ошибку новичка — использовал слишком много источников света в сцене. Мой первый проект, небольшая головоломка с красивыми визуальными эффектами, работал отлично на моем мощном компьютере, но когда я отправил билд другу для тестирования, игра едва достигала 15 FPS на его ноутбуке.

Я был в шоке! Пришлось срочно изучать оптимизацию освещения. Я заменил большинство динамических источников света на запеченные световые карты, использовал одно направленное основное освещение и несколько точечных источников только для ключевых игровых объектов. Производительность мгновенно выросла до 60 FPS даже на слабых машинах. Этот урок научил меня думать о графике не только с точки зрения "как сделать красиво", но и "как сделать эффективно".

Основу графической системы Unity составляют следующие компоненты:

• Материалы — определяют, как поверхность объекта взаимодействует со светом
• Шейдеры — программы, описывающие как рендерить поверхности объектов
• Текстуры — изображения, наносимые на 3D-модели
• Системы частиц — для создания эффектов огня, дыма, воды и т.д.
• Системы освещения — для создания реалистичного освещения и теней

Прежде чем погрузиться в детали, давайте разберемся с основными графическими настройками проекта. Откройте Edit > Project Settings > Graphics, чтобы получить доступ к ключевым параметрам. Здесь вы можете настроить качество теней, выбрать уровень анти-алиасинга и определить другие графические особенности вашего проекта.

Начиная работу с Unity, важно понимать разницу между различными шейдерами. Unity предоставляет несколько стандартных шейдеров:

• Standard — универсальный, поддерживает большинство материалов
• Unlit — не реагирует на освещение, используется для эмиссионных объектов
• Sprites — для 2D-графики
• Skybox — для создания фона неба
• Particles — для систем частиц

Для начинающих разработчиков я рекомендую использовать стандартные шейдеры, пока вы не освоите основы. Впоследствии вы сможете перейти к использованию Shader Graph для создания собственных визуальных эффектов без необходимости писать код шейдеров.

Импорт и настройка текстур и материалов в Unity

Работа с текстурами в Unity начинается с их импорта. Для этого просто перетащите файлы изображений в окно Project или используйте меню Assets > Import New Asset. Unity поддерживает большинство популярных форматов изображений, включая PNG, JPG, TGA и PSD. 🖼️

После импорта текстуры вам необходимо правильно настроить её параметры. Выделите текстуру в окне Project и обратите внимание на Inspector. Здесь вы можете настроить:

• Texture Type — определяет, как Unity будет использовать текстуру (Default, Normal map, GUI и др.)
• Max Size — максимальное разрешение текстуры (важно для оптимизации)
• Compression — уровень сжатия, влияющий на качество и размер файла
• Generate Mip Maps — создание уменьшенных версий текстуры для объектов вдали
• Filter Mode — метод фильтрации при масштабировании текстуры

Типичная ошибка новичков — использование слишком больших текстур. Помните, что текстура размером 4096x4096 занимает в 4 раза больше памяти, чем текстура 2048x2048. Старайтесь использовать разрешение, соответствующее размеру объекта на экране.

Материалы в Unity — это активы, которые определяют, как поверхность объекта будет выглядеть при рендеринге. Чтобы создать материал, щелкните правой кнопкой мыши в окне Project и выберите Create > Material. Затем вы можете настроить различные свойства материала в Inspector.

Применение материала к объекту просто: перетащите его из Project на объект в сцене или в слот Material в компоненте Renderer выбранного объекта.

Для создания сложных материалов в Unity используется концепция PBR (Physically Based Rendering). Это подход, при котором материалы реагируют на свет физически корректным образом. Вот ключевые карты текстур для PBR-материалов:

• Albedo/Base Color — основной цвет поверхности без освещения
• Normal — создает иллюзию объемных деталей на плоской поверхности
• Metallic — определяет металлические области (1 = металл, 0 = не металл)
• Smoothness/Roughness — насколько поверхность гладкая или шероховатая
• Occlusion — затемняет области, которые менее доступны для окружающего света
• Height/Parallax — создает эффект смещения поверхности
• Emission — области, которые излучают свет

Анна Соколова, ведущий 3D-художник

Мой первый опыт с PBR-материалами в Unity был настоящим откровением. Я работала над небольшой игрой о космических исследованиях и пыталась создать реалистичную поверхность луны.

Сначала я использовала только базовую текстуру и нормали, но поверхность выглядела пластиковой и неестественной. Тогда я решила полностью погрузиться в PBR-рабочий процесс. Создала детальную карту неровностей с кратерами и горными хребтами, настроила металличность близкой к нулю, а шероховатость варьировалась от высокой в пыльных равнинах до низкой в скалистых областях.

Для создания имитации лунной пыли я использовала карту окклюзии, чтобы затемнить углубления. Когда я наконец настроила все параметры и осветила поверхность направленным светом, имитирующим солнце, результат превзошел все ожидания! Теперь я всегда следую полному PBR-рабочему процессу даже для простых объектов — разница в качестве колоссальная.

Системы освещения и тени в движке Unity

Освещение — это та магия, которая превращает плоские текстуры и модели в живой мир. Unity предлагает несколько типов источников света, каждый со своими уникальными характеристиками и областями применения. 💡

Основные типы источников света в Unity:

• Directional Light (Направленный свет) — имитирует далекие источники света, такие как солнце. Освещает все объекты в сцене с одинакового направления.
• Point Light (Точечный свет) — излучает свет во всех направлениях из одной точки, как лампочка.
• Spot Light (Прожектор) — создает конусообразный луч света, как фонарик или театральный прожектор.
• Area Light (Площадной свет) — излучает свет с прямоугольной поверхности, доступен только при использовании запеченного освещения.

Каждый тип света имеет параметры, которые вы можете настроить в Inspector:

• Color — цвет света
• Intensity — яркость источника
• Range — радиус действия (не применяется к направленному свету)
• Shadows — тип теней (No Shadows, Hard Shadows, Soft Shadows)
• Cookie — текстура для проецирования узоров
• Indirect Multiplier — интенсивность непрямого освещения

В Unity существует два основных типа освещения: Realtime (динамическое) и Baked (запеченное). Динамическое освещение рассчитывается в реальном времени и позволяет свету и теням динамически меняться, но требует больше вычислительных ресурсов. Запеченное освещение предварительно рассчитывается и сохраняется в световых картах (lightmaps), что более эффективно для производительности, но не позволяет свету динамически меняться.

Для управления глобальными настройками освещения используйте Window > Rendering > Lighting Settings. Здесь вы можете настроить параметры окружающего освещения, рефлексии, туман и другие глобальные эффекты.

Важнейший аспект работы с освещением — настройка теней. В Unity вы можете контролировать несколько параметров теней:

• Shadow Type — определяет тип теней (нет, жесткие или мягкие)
• Shadow Resolution — детализация теней
• Shadow Bias — предотвращает артефакты теней
• Normal Bias — смещение расчета теней от поверхности
• Shadow Distance — максимальное расстояние для расчета теней

Для создания реалистичного освещения помните о принципе трехточечного освещения из киноиндустрии:

• Key Light (Ключевой свет) — основной источник, создающий большую часть освещения и определяющий направление теней
• Fill Light (Заполняющий свет) — менее интенсивный источник для смягчения теней от ключевого света
• Rim/Back Light (Контровой свет) — подсвечивает края объектов, отделяя их от фона

Для повышения реалистичности освещения обратите внимание на глобальное освещение (Global Illumination, GI). Unity предлагает два основных алгоритма GI:

• Enlighten — традиционный алгоритм, основанный на рассчете световых карт
• Progressive Lightmapper — более новый подход, позволяющий видеть результаты в реальном времени во время запекания

Оптимизация графики для повышения производительности

Красивая графика — это отлично, но если игра работает со скоростью 10 кадров в секунду, никто не оценит ваши визуальные шедевры. Оптимизация графики — это балансирование между визуальным качеством и производительностью. 🔄

Начнем с текстур — одного из главных потребителей памяти в игре. Вот несколько ключевых принципов оптимизации текстур:

• Размеры текстур должны быть степенью двойки — 256x256, 512x512, 1024x1024 и т.д.
• Используйте сжатие текстур — в Inspector выберите подходящий формат сжатия для каждой платформы
• Включайте Mip Maps — они автоматически уменьшают разрешение текстуры для удаленных объектов
• Используйте текстурные атласы — объединяйте мелкие текстуры в одну большую, чтобы уменьшить количество переключений между материалами
• Оптимизируйте формат текстур — для масок и однотонных текстур можно использовать каналы альфа вместо отдельных текстур

Полигональная оптимизация моделей также критична для производительности:

• Используйте LOD (Level of Detail) — создавайте несколько версий моделей с разным количеством полигонов и переключайтесь между ними в зависимости от расстояния до камеры
• Отключайте рендеринг удаленных объектов — используйте Culling для объектов, которые не видны камере
• Оптимизируйте UV-развертки — это улучшит качество текстурирования при меньших размерах текстур
• Правильно настраивайте Mesh Colliders — используйте упрощенные коллайдеры вместо точных Mesh Collider, где это возможно

Оптимизация освещения может дать значительный прирост производительности:

• Ограничьте количество динамических источников света — используйте не более 4-8 динамических источников в сцене
• Используйте запеченное освещение — для статичных объектов и света
• Ограничьте тени — настройте Shadow Distance и используйте тени только для ключевых объектов
• Используйте Light Probes — для динамических объектов в сценах с запеченным освещением
• Reflection Probes — размещайте их стратегически только в важных местах

Профилирование — ключевой инструмент для выявления проблем с производительностью. Unity предоставляет несколько инструментов профилирования:

• Frame Debugger — позволяет пошагово просмотреть процесс рендеринга кадра
• Profiler — отображает использование ресурсов в реальном времени
• GPU Profiler — анализирует производительность графического процессора
• Memory Profiler — помогает выявить утечки памяти

Для мобильных платформ требуются особые подходы к оптимизации:

• Используйте меньшие текстуры — 512x512 часто достаточно для большинства объектов
• Минимизируйте количество материалов — каждое переключение материала создает дополнительную нагрузку
• Избегайте прозрачности — полупрозрачные объекты требуют дополнительных проходов рендеринга
• Оптимизируйте шейдеры — используйте мобильные варианты шейдеров
• Контролируйте Fill Rate — избегайте сложных эффектов постобработки

Полезные инструменты и ресурсы для графики в Unity

Работа с графикой в Unity становится гораздо эффективнее с правильным набором инструментов и ресурсов. Я подготовил список самых полезных ассетов, плагинов и инструментов, которые помогут вам поднять визуальное качество проектов на новый уровень. 🛠️

Начнем с официальных инструментов Unity для работы с графикой:

• Shader Graph — визуальный редактор для создания шейдеров без программирования
• Visual Effect Graph — для создания продвинутых систем частиц
• ProBuilder — инструмент для моделирования прямо в Unity
• Post Processing Stack — для добавления эффектов постобработки
• Cinemachine — для создания кинематографических камер и движений
• Universal Render Pipeline (URP) — оптимизированный графический пайплайн
• High Definition Render Pipeline (HDRP) — для проектов с высококачественной графикой

На Unity Asset Store можно найти множество полезных ассетов для улучшения графики:

Для текстурирования и создания материалов пригодятся следующие сторонние программы:

• Substance Designer/Painter — создание процедурных материалов и текстурирование моделей
• Quixel Mixer/Bridge — доступ к огромной библиотеке PBR-материалов
• GIMP/Photoshop — редактирование и создание текстур
• Materialize — генерация карт нормалей, металличности и других PBR-текстур из обычных фотографий
• CrazyBump — создание карт нормалей из изображений

Для работы с 3D-моделями и анимацией:

• Blender — бесплатное ПО для 3D-моделирования, текстурирования и анимации
• Maya/3DS Max — профессиональные решения для 3D-моделирования
• Mixamo — библиотека готовых анимаций и инструмент для авто-риггинга
• ZBrush — для создания высокополигональных моделей и деталей
• SpeedTree — генерация реалистичных деревьев и растительности

Не забывайте про онлайн-ресурсы для обучения и получения ассетов:

• Unity Learn — официальные обучающие материалы от Unity
• Brackeys, Sebastian Lague, Catlike Coding — YouTube-каналы с обучающим контентом
• Textures.com, CC0 Textures — бесплатные текстуры
• Sketchfab — множество 3D-моделей, включая бесплатные
• Artstation — источник вдохновения и некоторых бесплатных ресурсов

Для отладки и оптимизации графики используйте:

• RenderDoc — анализ и отладка графического пайплайна
• Unity Frame Debugger — пошаговый анализ рендеринга кадра
• GPU Profiler — анализ производительности GPU
• Simplygon — автоматическая оптимизация 3D-моделей
• Mesh Optimizer — улучшение топологии меша для лучшей производительности

Графика в Unity — это не только техническая, но и творческая область. Даже с ограниченными ресурсами и базовыми навыками вы можете создавать визуально впечатляющие проекты, если правильно используете доступные инструменты. Помните, что лучше иметь последовательный визуальный стиль и хорошую производительность, чем стремиться к фотореализму ценой игрового опыта. Экспериментируйте с настройками, изучайте шейдеры и освещение, создавайте свой уникальный визуальный язык — и ваши проекты обязательно будут выделяться среди тысяч других игр на Unity.

Читайте также

• Где искать информацию по Unity: путеводитель разработчика
• Основы программирования на C# для начинающих разработчиков Unity
• Оптимизация Unity: инструменты и методы для плавного геймплея
• Основы анимации в Unity: создание динамичных персонажей и миров
• Жизненный цикл MonoBehaviour в Unity: особенности и оптимизация
• Как создать анимацию в Unity: от статичных объектов к динамике
• Визуальное программирование в Unity: создаем игры без кода
• Как установить Unity: подробный гайд для начинающих разработчиков
• Основы создания и управления объектами в Unity: руководство
• Создание игрового персонажа в Unity: от модели до анимации