icon안동민 개발노트

파티클과 조명 상호작용 기본 이해

 나이아가라 파티클 시스템과 언리얼 엔진의 조명 시스템 간의 상호작용은 더욱 사실적이고 역동적인 시각 효과를 만드는 데 중요한 역할을 합니다.

 이 절에서는 파티클과 조명의 다양한 상호작용 방법과 구현 기법을 살펴보겠습니다.

파티클의 씬 조명 반응

 파티클이 씬의 조명에 반응하도록 설정하면 환경과의 일체감을 높일 수 있습니다.

 구현 방법

  1. 머티리얼 설정에서 'Used with Particle Sprites' 옵션 활성화
  2. 'Lighting' 섹션에서 'Lit' 옵션 선택
  3. 필요에 따라 'Normal' 입력 설정
float3 WorldNormal = TransformTangentVectorToWorld(TangentVector, TangentToWorld);
float3 LightingColor = CalculateSceneLighting(WorldNormal, WorldPosition);
FinalColor *= LightingColor;

 적용 예시

  • 연기 파티클이 주변 조명에 따라 색상 변화
  • 눈 파티클이 햇빛을 반사

파티클을 광원으로 활용

 파티클 자체가 광원 역할을 하면 동적이고 복잡한 조명 효과를 만들 수 있습니다.

 구현 방법

  1. 나이아가라 시스템에 'Light Renderer' 모듈 추가
  2. 광원 속성 (색상, 강도, 감쇠 등) 설정
void SetupParticleLight(FNiagaraLightRendererProperties* LightProperties)
{
    LightProperties->LightRenderingEnabled = true;
    LightProperties->LightExponent = 1.0f;
    LightProperties->ColorScaleOverLife.DefaultValue = FLinearColor(1.0f, 0.8f, 0.4f, 1.0f);
    LightProperties->RadiusScale.DefaultValue = 100.0f;
}

 적용 예시

  • 불꽃 파티클이 주변을 밝히는 효과
  • 마법 파티클이 캐릭터나 환경에 동적 조명 제공

동적 조명과 파티클 상호작용

 동적 조명과 파티클의 상호작용은 더욱 복잡하고 현실감 있는 효과를 만들 수 있습니다.

 구현 방법

  1. 파티클 머티리얼에서 동적 파라미터 설정
  2. 나이아가라 스크립트에서 씬의 조명 정보 샘플링
  3. 샘플링한 정보를 파티클 속성에 적용
void UpdateParticleLighting(inout float3 ParticleColor, float3 WorldPosition)
{
    float3 SceneLighting = SampleSceneLighting(WorldPosition);
    ParticleColor *= SceneLighting;
}

 적용 예시

  • 폭발 효과가 주변 오브젝트에 동적으로 그림자 생성
  • 물 파티클이 동적 조명에 따라 반사와 굴절 변화

파티클 셰이딩 모델 설정

 적절한 셰이딩 모델을 선택하면 파티클의 조명 반응을 더욱 정교하게 제어할 수 있습니다.

 주요 셰이딩 모델

  1. Unlit : 조명의 영향을 받지 않음
  2. Lit Translucent : 반투명 표면에 적합
  3. Volume : 볼륨메트릭 효과에 사용
#if SHADING_MODEL_UNLIT
    FinalColor = BaseColor;
#elif SHADING_MODEL_LIT_TRANSLUCENT
    FinalColor = CalculateTranslucentLighting(BaseColor, WorldNormal, WorldPosition);
#elif SHADING_MODEL_VOLUME
    FinalColor = CalculateVolumetricLighting(BaseColor, WorldPosition, ViewDirection);
#endif

라이트 함수 활용

 라이트 함수를 사용하면 복잡한 조명 패턴을 파티클에 적용할 수 있습니다.

 구현 방법

  1. 라이트 함수 텍스처 생성
  2. 파티클 머티리얼에서 라이트 함수 샘플링
  3. 샘플링 결과를 파티클 색상에 적용
float3 LightFunctionValue = Texture2DSample(LightFunctionTexture, UV).rgb;
FinalColor *= LightFunctionValue;

 적용 예시

  • 창문을 통과하는 빛 효과를 파티클에 적용
  • 복잡한 그림자 패턴이 있는 환경에서의 파티클 렌더링

볼륨메트릭 라이팅 효과

 볼륨메트릭 라이팅을 활용하면 대기 중의 입자나 안개 효과를 더욱 사실적으로 표현할 수 있습니다.

 구현 방법

  1. 파티클 머티리얼의 셰이딩 모델을 'Volume'으로 설정
  2. 볼륨메트릭 포그 설정 활성화
  3. 파티클의 밀도와 조명 흡수 / 산란 속성 조정
float3 VolumetricLighting = CalculateVolumetricLighting(WorldPosition, ViewDirection);
float Density = CalculateParticleDensity();
FinalColor = VolumetricLighting * Density;

 적용 예시

  • 안개 낀 환경에서의 광선 효과
  • 먼지 입자가 떠다니는 공간에서의 조명 산란

성능 영향 및 최적화 전략

  1. 라이팅 계산 최적화
  • 간단한 라이팅 모델 사용 (예 : 방향성 조명만 고려)
  • 라이팅 정보를 텍스처에 미리 베이크
  1. LOD (Level of Detail) 시스템 구현
  • 거리에 따라 조명 계산 복잡도 조절
float LODFactor = saturate(1 - (Distance / MaxDistance));
FinalColor = lerp(SimpleLighting, ComplexLighting, LODFactor);
  1. 배치 처리 최적화
  • 유사한 라이팅 특성을 가진 파티클 그룹화
  1. GPU 인스턴싱 활용
  • 동일한 머티리얼을 사용하는 파티클에 대해 인스턴싱 적용
  1. 조명 업데이트 빈도 조절
  • 모든 프레임이 아닌 일정 간격으로 조명 정보 업데이트

효과적인 조명-파티클 상호작용 설계 팁

  1. 환경과의 조화
  • 씬의 전반적인 조명 설정과 일치하는 파티클 조명 사용
  • 주변 오브젝트의 재질과 조화로운 반사/굴절 특성 적용
  1. 동적 범위 고려
  • HDR 렌더링을 활용하여 넓은 밝기 범위 표현
  • 노출 조정을 통한 자연스러운 밝기 변화
  1. 시간에 따른 변화
  • 낮/밤 주기에 따른 파티클 조명 특성 변경
  • 날씨 변화에 따른 조명 상호작용 조정
  1. 인터랙티브 요소 추가
  • 플레이어 액션에 반응하는 동적 조명 효과
  • 환경 상호작용에 따른 파티클 조명 변화
  1. 예술적 표현과 기술적 한계의 균형
  • 완벽한 물리적 정확성보다는 시각적 매력을 우선시
  • 성능 제약 내에서 최대한의 시각적 품질 추구

실제 적용 예시 : 마법 포털 효과

 다음은 조명과 상호작용하는 마법 포털 효과의 구현 예시입니다.

float4 PS_MagicPortal(float2 UV, float3 WorldPosition, float3 WorldNormal, float3 CameraPosition)
{
    // 기본 색상 및 패턴
    float4 BaseColor = Texture2DSample(PortalTexture, UV);
    float Pattern = sin(UV.x * 10 + Time * 2) * 0.5 + 0.5;
    
    // 씬 조명 반영
    float3 SceneLighting = SampleSceneLighting(WorldPosition, WorldNormal);
    
    // 포털 자체 발광
    float3 EmissiveColor = BaseColor.rgb * EmissiveIntensity * Pattern;
    
    // 주변 환경에 대한 왜곡 효과
    float2 DistortionUV = UV + float2(sin(Time + UV.y * 5), cos(Time + UV.x * 5)) * DistortionStrength;
    float3 EnvironmentColor = Texture2DSample(SceneColorTexture, DistortionUV).rgb;
    
    // 볼륨메트릭 라이팅 효과
    float3 ViewDirection = normalize(CameraPosition - WorldPosition);
    float3 VolumetricLighting = CalculateVolumetricLighting(WorldPosition, ViewDirection);
    
    // 최종 색상 조합
    float3 FinalColor = BaseColor.rgb * SceneLighting + EmissiveColor + EnvironmentColor * 0.3 + VolumetricLighting;
    
    return float4(FinalColor, BaseColor.a);
}

 이 예시에서는 기본 포털 텍스처, 씬 조명, 자체 발광, 환경 왜곡, 그리고 볼륨메트릭 라이팅 효과를 조합하여 복잡하고 역동적인 마법 포털 효과를 만들어냅니다. 이러한 효과는 주변 환경과 자연스럽게 어우러지면서도 눈길을 사로잡는 시각적 효과를 제공합니다.

 파티클과 조명의 상호작용을 효과적으로 구현하면, 더욱 몰입감 있고 사실적인 게임 환경을 만들 수 있습니다. 성능과 시각적 품질 사이의 균형을 유지하면서, 창의적인 접근 방식으로 인상적인 시각 효과를 만들어보세요. 지속적인 실험과 최적화를 통해 프로젝트에 가장 적합한 파티클-조명 상호작용 기법을 개발할 수 있습니다.

간단한 렌더링 효과 적용하기글로벌 일루미네이션과 파티클