물리 재질 설정 및 최적화

언리얼 엔진의 물리 재질(Physical Materials) 시스템은 게임 내 객체의 물리적 특성을 정의하고 현실적인 상호작용을 구현하는 데 핵심적인 역할을 합니다.

이 절에서는 물리 재질의 설정, 활용, 그리고 최적화 방법을 상세히 살펴보겠습니다.

물리 재질 생성 및 설정

물리 재질을 생성하려면,

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주요 속성 설정

UPhysicalMaterial* PhysMaterial = NewObject<UPhysicalMaterial>();
PhysMaterial->Friction = 0.7f;
PhysMaterial->Restitution = 0.3f;
PhysMaterial->Density = 1.0f;

주요 물리 재질 속성 조정

마찰력 (Friction)

마찰력은 물체의 미끄러짐을 제어합니다.

PhysMaterial->Friction = 0.8f; // 높은 마찰력
PhysMaterial->FrictionCombineMode = EFrictionCombineMode::Average;

반발력 (Restitution)

반발력은 충돌 후 물체의 튐을 결정합니다.

PhysMaterial->Restitution = 0.9f; // 높은 탄성
PhysMaterial->RestitutionCombineMode = EFrictionCombineMode::Maximum;

다양한 표면 유형에 물리 재질 적용

UStaticMeshComponent* MeshComponent = CreateDefaultSubobject<UStaticMeshComponent>(TEXT("MeshComponent"));
MeshComponent->SetPhysMaterialOverride(PhysMaterial);

특정 신체 부위에 재질 적용 (스켈레탈 메시)

USkeletalMeshComponent* CharacterMesh = GetMesh();
CharacterMesh->SetPhysicsAsset(PhysicsAsset);
// PhysicsAsset에서 각 바디에 대해 물리 재질 설정

물리 재질을 통한 효과 트리거

사운드 효과

UPROPERTY(EditAnywhere, Category = "Physics")
USoundBase* ImpactSound;
 
void AMyActor::NotifyHit(...)
{
    UPhysicalMaterial* HitPhysMat = Hit.PhysMaterial.Get();
    if (HitPhysMat)
    {
        float Volume = HitPhysMat->Density * ImpactStrength;
        UGameplayStatics::PlaySoundAtLocation(this, ImpactSound, Hit.Location, FRotator::ZeroRotator, Volume);
    }
}

파티클 효과

UPROPERTY(EditAnywhere, Category = "Physics")
UParticleSystem* ImpactParticle;
 
void AMyActor::NotifyHit(...)
{
    UPhysicalMaterial* HitPhysMat = Hit.PhysMaterial.Get();
    if (HitPhysMat)
    {
        UParticleSystemComponent* ParticleSystem = UGameplayStatics::SpawnEmitterAtLocation(GetWorld(), ImpactParticle, Hit.Location);
        ParticleSystem->SetFloatParameter("SpawnRate", HitPhysMat->Density * 100.0f);
    }
}

데미지 시스템과 연동

float CalculateDamage(float ImpactForce, UPhysicalMaterial* PhysMat)
{
    float DamageMultiplier = 1.0f;
    if (PhysMat)
    {
        DamageMultiplier = PhysMat->Density;
    }
    return ImpactForce * DamageMultiplier;
}

물리 재질 인스턴스 활용

동적으로 속성을 변경할 수 있는 물리 재질 인스턴스

UPhysicalMaterialInstance* PhysMatInstance = UMaterialInstanceDynamic::Create(BaseMaterial, this);
PhysMatInstance->SetScalarParameterValue("Friction", 0.5f);

다양한 환경에 대한 물리 재질 설정

얼음 표면

UPhysicalMaterial* IceMaterial = NewObject<UPhysicalMaterial>();
IceMaterial->Friction = 0.1f;
IceMaterial->Restitution = 0.1f;

진흙 표면

UPhysicalMaterial* MudMaterial = NewObject<UPhysicalMaterial>();
MudMaterial->Friction = 0.9f;
MudMaterial->Density = 1.5f;

금속 표면

UPhysicalMaterial* MetalMaterial = NewObject<UPhysicalMaterial>();
MetalMaterial->Friction = 0.3f;
MetalMaterial->Restitution = 0.8f;

성능 최적화를 위한 물리 재질 관리

물리 재질 풀링

TArray<UPhysicalMaterial*> PhysMatPool;
 
UPhysicalMaterial* GetPhysicalMaterial(EPhysMatType Type)
{
    if (PhysMatPool.IsValidIndex(static_cast<int32>(Type)))
    {
        return PhysMatPool[static_cast<int32>(Type)];
    }
    return nullptr;
}

LOD(Level of Detail) 기반 물리 재질

void AMyActor::Tick(float DeltaTime)
{
    float DistanceToPlayer = (GetActorLocation() - PlayerLocation).Size();
    if (DistanceToPlayer > FarThreshold)
    {
        SetSimplifiedPhysMaterial();
    }
    else
    {
        SetDetailedPhysMaterial();
    }
}

현실적인 상호작용을 위한 물리 재질 활용

예 : 눈 위를 걷는 캐릭터

void AMyCharacter::Tick(float DeltaTime)
{
    Super::Tick(DeltaTime);
 
    FHitResult HitResult;
    FVector Start = GetActorLocation();
    FVector End = Start - FVector::UpVector * 100.0f;
 
    if (GetWorld()->LineTraceSingleByChannel(HitResult, Start, End, ECC_Visibility))
    {
        UPhysicalMaterial* PhysMat = HitResult.PhysMaterial.Get();
        if (PhysMat && PhysMat->Friction < 0.3f) // 눈이나 얼음 가정
        {
            GetCharacterMovement()->GroundFriction = 0.1f;
            GetCharacterMovement()->BrakingDecelerationWalking = 100.0f;
        }
        else
        {
            GetCharacterMovement()->GroundFriction = 8.0f;
            GetCharacterMovement()->BrakingDecelerationWalking = 2000.0f;
        }
    }
}

물리 재질이 게임플레이와 피드백에 미치는 영향

게임플레이 역학

다양한 표면 특성으로 전략적 게임플레이 유도
물리 기반 퍼즐의 복잡성 증가

플레이어 피드백

시각적, 청각적 피드백으로 직관적인 상호작용 제공
촉각적 느낌 강화 (진동 효과와 연동 시)

학습 곡선

현실 세계와 유사한 물리 법칙으로 직관적 학습 가능
환경별 전략 수립 필요성 증가

몰입감

일관된 물리 규칙으로 신뢰할 수 있는 게임 세계 구축
세밀한 상호작용으로 현실감 있는 경험 제공

언리얼 엔진의 물리 재질 시스템을 효과적으로 활용하면 게임 내 객체들의 물리적 특성을 정교하게 제어할 수 있습니다. 마찰, 반발력, 밀도 등의 속성을 조정함으로써 다양한 표면과 물체의 특성을 현실적으로 시뮬레이션할 수 있습니다. 이는 단순히 시각적인 효과를 넘어 게임플레이 자체에 깊이를 더해줍니다.

물리 재질을 통한 사운드 및 파티클 효과 트리거는 플레이어에게 즉각적이고 직관적인 피드백을 제공합니다. 이는 게임의 반응성을 높이고, 플레이어의 행동에 대한 명확한 결과를 보여줌으로써 학습 곡선을 완만하게 만듭니다.

다양한 환경에 대한 세밀한 물리 재질 설정은 게임 세계의 다양성과 현실감을 크게 향상시킵니다. 얼음, 진흙, 금속 등 각기 다른 표면 특성은 플레이어에게 다양한 전략과 접근 방식을 요구하며, 이는 게임플레이의 깊이를 더해줍니다.

성능 최적화를 위한 물리 재질 관리는 특히 대규모 오픈 월드 게임에서 중요합니다. 물리 재질 풀링과 LOD 기반 시스템을 통해 자원을 효율적으로 사용하면서도 높은 수준의 물리 시뮬레이션을 유지할 수 있습니다.

결론적으로, 물리 재질의 섬세한 설정과 최적화는 게임의 전반적인 품질과 플레이어 경험을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이는 단순한 기술적 구현을 넘어 게임 디자인의 핵심 요소로 작용하며, 플레이어에게 더욱 몰입감 있고 만족스러운 게임 경험을 제공하는 데 기여합니다.

물리 기반 조정 (중력, 충돌)물리 기반 캐릭터 제어