Unity VFX Graph 기초와 GPU 파티클 시스템

개요

VFX Graph는 Unity의 GPU 기반 파티클 시스템으로, 기존 Particle System(Shuriken)과 달리 연산이 GPU에서 병렬로 실행됩니다. 수십만 개의 파티클을 실시간으로 처리할 수 있으며, 노드 기반 시각 편집기로 복잡한 이펙트를 만들 수 있습니다.

요구사항: URP 또는 HDRP (Built-in 파이프라인 미지원), Compute Shader 지원 GPU

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1. VFX Graph 구조

VFX Graph는 네 가지 컨텍스트로 구성됩니다.

[Spawner Context]      ← 파티클 생성 타이밍/수량 제어
       ↓
[Initialize Context]   ← 각 파티클 초기 속성 설정
       ↓
[Update Context]       ← 매 프레임 파티클 속성 갱신
       ↓
[Output Context]       ← 렌더링 방식 결정 (Quad, Mesh, Strip 등)

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2. 기본 설정

// VFX Graph 컴포넌트 참조
using UnityEngine.VFX;

public class VFXController : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private VisualEffect vfxEffect;

    void Start()
    {
        // 재생 제어
        vfxEffect.Play();
        vfxEffect.Stop();
        vfxEffect.SendEvent("OnHit");    // 이벤트 트리거

        // 속성 설정
        vfxEffect.SetFloat("SpawnRate", 100f);
        vfxEffect.SetVector3("SpawnPosition", transform.position);
        vfxEffect.SetTexture("MainTexture", myTexture);
        vfxEffect.SetGradient("ColorOverLife", gradient);
        vfxEffect.SetBool("Active", true);
    }
}

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3. Exposed Properties (노출 속성)

VFX Graph 에디터에서 속성을 Exposed로 설정하면 C#에서 런타임으로 제어할 수 있습니다.

public class FireEffect : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private VisualEffect fire;

    // 불의 세기 조절 (0~1)
    public void SetIntensity(float intensity)
    {
        fire.SetFloat("SpawnRate",     Mathf.Lerp(0f,  500f, intensity));
        fire.SetFloat("ParticleSize",  Mathf.Lerp(0.1f, 0.5f, intensity));
        fire.SetFloat("Lifetime",      Mathf.Lerp(0.5f, 2.0f, intensity));
        fire.SetVector3("Velocity",    Vector3.up * Mathf.Lerp(1f, 5f, intensity));
    }

    // 폭발 이벤트
    public void Explode()
    {
        fire.SendEvent("Explode");
        fire.SetFloat("ExplosionRadius", 5f);
    }
}

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4. Event Attribute Payload

이벤트와 함께 데이터를 전달합니다.

using UnityEngine.VFX;

public class ProjectileHit : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private VisualEffect hitEffect;

    private VFXEventAttribute _attr;

    void Awake()
    {
        _attr = hitEffect.CreateVFXEventAttribute();
    }

    public void OnHit(Vector3 position, Vector3 normal, float force)
    {
        _attr.SetVector3("HitPosition", position);
        _attr.SetVector3("HitNormal", normal);
        _attr.SetFloat("Force", force);

        hitEffect.SendEvent("OnHit", _attr);
    }
}

VFX Graph의 Initialize 컨텍스트에서 Get Attribute 노드로 전달된 데이터를 읽어 각 파티클 초기값으로 사용합니다.

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5. Spawn System

// Spawner Context 노드 구성 예시

[Constant Burst]        ← 한 번에 N개 생성
  Count: 100

[Constant Rate]         ← 초당 N개 지속 생성
  Rate: 50

[Periodic Burst]        ← 주기적으로 N개 생성
  Count: 20, Period: 0.5s

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6. Custom HLSL 블록

VFX Graph에서 커스텀 HLSL 코드를 삽입합니다.

// VFX Graph의 Custom HLSL 노드에 입력
void NoisyVelocity(
    inout float3 velocity,
    in float3 position,
    in float time,
    in float scale,
    in float strength)
{
    float3 noisePos = position * scale + time * 0.5;
    float3 noise = float3(
        sin(noisePos.x * 1.7 + noisePos.z * 2.3),
        cos(noisePos.y * 1.3 + noisePos.x * 1.9),
        sin(noisePos.z * 2.1 + noisePos.y * 1.5)
    );
    velocity += noise * strength;
}

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7. C# → VFX Graph 위치 동기화

public class TrailEffect : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private VisualEffect trailVFX;

    private Vector3 _lastPosition;

    void Update()
    {
        // 이동 속도를 VFX에 전달
        Vector3 velocity = (transform.position - _lastPosition) / Time.deltaTime;
        _lastPosition = transform.position;

        trailVFX.SetVector3("Position", transform.position);
        trailVFX.SetVector3("Velocity", velocity);
        trailVFX.SetFloat("Speed", velocity.magnitude);

        // 빠를 때만 이펙트 활성화
        trailVFX.SetBool("Active", velocity.magnitude > 5f);
    }
}

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8. Texture와 Flipbook

// Flipbook 애니메이션 텍스처 설정
public class FlipbookEffect : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private VisualEffect vfx;
    [SerializeField] private Texture2D flipbookTexture; // 8x8 시트

    void Start()
    {
        vfx.SetTexture("FlipbookTexture", flipbookTexture);
        vfx.SetVector2("FlipbookSize", new Vector2(8, 8));
        vfx.SetFloat("AnimationSpeed", 24f); // 초당 24프레임
    }
}

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9. 성능 최적화

// 카메라 거리에 따른 LOD
public class VFXLODController : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private VisualEffect vfx;
    [SerializeField] private Camera mainCamera;

    [Header("LOD 거리")]
    [SerializeField] private float highQualityDist = 10f;
    [SerializeField] private float mediumQualityDist = 30f;

    void Update()
    {
        float dist = Vector3.Distance(
            transform.position, mainCamera.transform.position);

        if (dist < highQualityDist)
        {
            vfx.SetFloat("SpawnRate", 500f);
            vfx.SetFloat("MaxParticles", 10000f);
        }
        else if (dist < mediumQualityDist)
        {
            vfx.SetFloat("SpawnRate", 100f);
            vfx.SetFloat("MaxParticles", 2000f);
        }
        else
        {
            vfx.SetFloat("SpawnRate", 0f); // 생성 중단
        }
    }
}

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10. 주요 Output 컨텍스트 종류

Output 타입	용도
Output Particle Quad	빌보드 스프라이트 (가장 일반적)
Output Particle Mesh	3D 메시 파티클
Output Particle Strip	리본/트레일
Output Particle Point	포인트 클라우드
Output Particle Lit Quad	조명 영향 받는 스프라이트

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정리

• VFX Graph = GPU Compute Shader 기반 → 수십만 파티클 가능
• Spawner → Initialize → Update → Output 4단계 파이프라인
• VisualEffect.SetFloat/Vector3/Bool 등으로 C#에서 실시간 제어
• SendEvent()로 이벤트 트리거, VFXEventAttribute로 데이터 전달
• HDRP/URP 전용 — Built-in 렌더 파이프라인 미지원

참고 자료

• Unity Docs — Visual Effect Graph
• Unity VFX Graph Samples