BP_FoliageInteraction 시스템 기술 문서

01 / OVERVIEW · DESIGN · ARCHITECTURE

시스템 개요

문제 정의 · 방식 선택 · 전체 데이터 흐름

실시간 시뮬레이션 — 인터랙션 + 바람 합산

캐릭터(빨간 점)가 움직이면 주변 풀이 꺾임 · 바람도 동시 적용

폴리지 인스턴스가 수천 개인 환경에서 퍼포먼스를 유지하면서 실시간 인터랙션이 가능하려면 CPU에서 인스턴스별 연산을 피해야 한다. 세 가지 구현 방식을 비교했을 때, Render Target만이 ISM 지원과 퍼포먼스를 동시에 만족했다.

방식	ISM 지원	퍼포먼스	문제점
Sphere Mask	불가	빠름	인스턴스별 위치 전달 방법이 없다. 모든 풀이 동일한 기준점으로 반응 → 캐릭터 실제 위치와 어긋남
Physics Simulation	가능	느림	인스턴스 수에 비례해 CPU 연산 증가. 수천 개 환경에서 프레임 드랍 필연
Render Target 채택	가능	빠름	초기 구조 설계가 복잡. 단, 위 두 문제를 동시에 해결하는 유일한 방법

핵심 아이디어 — "캐릭터 위치를 텍스처에 기록하고, 풀들이 그 텍스처를 읽어서 반응한다." 풀이 수만 개여도 GPU가 텍스처 한 장을 샘플링하는 연산 한 번으로 처리가 끝난다.

트레이드오프 — SceneCapture, 두 개의 렌더 타겟, DrawMaterial, MPC, 머티리얼 함수가 모두 정확히 연결되어야 동작한다. 초기 세팅 비용이 높지만, 한 번 구성되면 각 컴포넌트를 독립적으로 수정할 수 있다.

핵심 방식

GPU

텍스처 드리븐 · 셰이더 처리

CPU 인터랙션 비용

O(1)

인스턴스 수에 무관

렌더 타겟 포맷

R16f

단일 채널 · RGBA 대비 메모리 4배 절약

전체 데이터 흐름 — CPU / GPU 레이어 분리

Data Flow — 매 프레임 실행 순서

02 / ASSET STRUCTURE

에셋 구성과 역할 분리

각 에셋은 하나의 책임만 가진다. 바람 공식만 바꾸고 싶으면 MF_FoliageWind만 열면 된다.

BP

BP_FoliageInteraction_hj

Blueprint Actor

시스템의 두뇌. 캐릭터 위치를 매 프레임 추적하고 MPC에 기록. SceneCaptureComponent2D와 Box 콜리전을 내장하며 초기화와 생명주기를 총괄한다.

→ 위치 기록 → DrawToMainRT 트리거

M

MM_FoliageRTDraw

Material (Unlit)

RT에 인터랙션 마스크를 그리는 머티리얼. SceneCapture 이미지를 받아 SpiralBlur 처리 후 RT_Persistant에 감쇠 누적으로 출력한다.

RT_Capture → SpiralBlur → RT_Persistant

MF

MF_FoliageInteraction_hj

Material Function

풀 머티리얼에 삽입되는 함수. RT를 샘플링해 버텍스가 얼마나 어느 방향으로 꺾일지 계산하고 WPO로 출력한다.

UV 매핑 → RT 샘플링 → RotateAboutAxis

MF

MF_FoliageWind

Material Function

바람 흔들림 전용 함수. 인터랙션과 완전히 독립적으로 동작하며 Time × Speed × Noise로 자연스러운 흔들림을 생성, 최종 WPO에 합산된다.

Time → Noise → RotateAboutAxis

RT

RT_Capture + RT_Persistant

TextureRenderTarget2D × 2

두 렌더 타겟. Capture는 현재 프레임의 날카로운 위치 정보, Persistant는 블러+감쇠 누적된 부드러운 결과. 풀 머티리얼은 Persistant를 읽는다.

RTF R16f · 2048 × 2048

MPC

MPC_FoliageInteraction_v02

Material Parameter Collection

전역 파라미터 공유 저장소. BP가 여기에 쓰면 씬 전체 수만 개의 풀 머티리얼이 동시에 읽는다. SetScalarParameterValue 1회로 전체 씬이 업데이트된다.

SetScalarParameterValue → 전체 인스턴스 동기화

MPC 파라미터 목록

GuidePosition_X GuidePosition_Y Ortho_Width Capture_Distance Mask_Attenuation RT_BlurDistance Wind_Speed Wind_Direction Wind_Strength Wind_Scale

03 / SCENECAPTURE · RENDER TARGETS

SceneCapture & 렌더 타겟 설계

직교 투영을 선택한 이유 · 렌더 타겟이 두 개인 이유

직교 투영 — UV 계산 선형화

원근 투영에서는 카메라에서 멀수록 같은 실제 거리가 더 짧은 픽셀로 기록된다. 머티리얼에서 UV를 역산할 때 비선형 변환이 필요해진다. 직교 투영에서는 OrthoWidth 내의 모든 위치가 균일한 비율로 0~1 UV에 대응되어 선형 연산만으로 끝난다.

일반 카메라 (원근 투영)

PerspectiveProjection

멀수록 작게 보임 → 같은 실제 거리가 UV에서 다른 거리. 역변환 필요.

SceneCapture (직교 투영)

OrthographicProjection · OrthoWidth

모든 위치가 동일한 비율 → UV 계산이 선형. (위치 − 기준점) ÷ OrthoWidth + 0.5

설정 항목	값	이유
Projection Type	Orthographic	UV 변환 선형화. 원근 사용 시 거리에 따라 UV 계산이 틀어짐
촬영 방향	Z축 아래 (Top-Down)	풀이 밀리는 기준은 수평 거리. Z 좌표는 인터랙션 계산에 무관
OrthoWidth	Enum 해상도 × 2	픽셀 밀도와 캡처 범위 비율을 일정하게 유지 해상도 올릴 때 캡처 범위도 함께 확장되어야 의도한 공간을 커버함
Capture Source	Final Color (Linear sRGB)	PP_Depth 포스트 프로세스 머티리얼이 SceneDepth를 R채널로 리매핑한 뒤 Final Color로 출력하기 때문에 이 소스를 사용. 실제로 필요한 건 깊이 정보이며, PP_Depth가 그 변환을 담당한다.
General Show Flags	Static Meshes ✓ 만 활성화	지형/장애물 깊이만 필요. 불필요한 렌더링 항목을 끊어 캡처 비용 최소화
Post Process Show Flags	Post Process Material ✓ 만 활성화	PP_Depth 머티리얼로 SceneDepth → R채널 추출하기 위해 필요
bCaptureEveryFrame	DrawToMainRT에서만 활성화	업데이트 루프와 캡처 타이밍을 명시적으로 동기화. 항상 true로 두면 Tick과 캡처 순서가 프레임 조건에 따라 달라질 수 있음

렌더 타겟이 두 개인 이유

"현재 프레임의 정확한 위치"와 "자연스럽게 퍼진 영향 범위"는 성격이 다른 데이터다. 하나의 텍스처로 두 역할을 동시에 수행하면 부드러운 복원 효과를 만들 수 없다.

렌더 타겟	포맷	역할	특성
RT_Capture	RTF R16f	SceneCaptureComponent2D가 매 프레임 촬영한 결과 저장	날카로운 경계 · 프레임 간 연속성 없음 현재 위치의 정확한 마스크
RT_Persistant	RTF R16f	DrawMaterial이 블러+감쇠 적용 후 누적. 풀 머티리얼이 이것을 읽음	부드러운 경계 · 캐릭터가 떠난 후 서서히 소멸 자연스러운 복원 효과

RTF R16f를 선택한 이유 — 강도를 나타내는 스칼라 하나만 필요하다. 단일 채널 16비트 부동소수점은 RGBA 32bit 대비 메모리 효율 4배. 두 RT 합산 리소스 크기는 각각 8192KB.

RT 처리 파이프라인

04 / INITIALIZE

Initialize 함수 구현

BeginPlay + Construction Script 양쪽에서 호출 — 에디터에서 파라미터를 바꿀 때마다 뷰포트에 즉시 반영

Construction Script에서도 호출하는 이유는 아티스트 작업 흐름 때문이다. 해상도나 캡처 범위를 조정할 때 게임을 실행하지 않고도 뷰포트에서 바로 확인할 수 있다. 설계 의도가 담긴 단계는 별도로 표시했다.

1

렌더 타겟 해상도 읽기

RT_Capture의 SizeX, SizeY를 읽어 저장. 이후 OrthoWidth 계산과 Box 크기 설정에 사용된다.

TextureRenderTarget2D.SizeX / SizeY → RenderTarget_Current_Resolution

2

OrthoWidth 계산 및 설정

Enum_FoliageResolution 값을 문자열 → 숫자로 변환 후 2를 곱해 SceneCaptureComponent2D.OrthoWidth에 설정. Enum 표시 이름이 수치와 일치하는 구조를 이용한 변환이다.

Enum → String → Double × 2 → OrthoWidth

3

TextureTarget 연결

SceneCaptureComponent2D.TextureTarget = RT_Capture. 카메라가 촬영한 결과가 올바른 렌더 타겟에 기록되도록 하는 연결 단계.

SceneCaptureComponent2D.TextureTarget = RT_Capture

4

MPC 파라미터 초기 기록

GuidePosition_X/Y, Ortho_Width, Capture_Distance, Mask_Attenuation을 MPC에 선기록. 초기값이 0이면 첫 Tick 이전에 씬 원점에서 의도치 않은 반응이 생길 수 있어 방어적으로 먼저 기록한다.

SetScalarParameterValue × 5 → MPC

5

해상도별 RT_BlurDistance 자동 설정

Switch on Enum으로 분기해 해상도에 맞는 블러 값을 MPC에 기록. 해상도가 높을수록 동일한 UV 거리가 더 좁은 월드 공간에 대응되므로, 눈에 보이는 블러 크기를 일정하게 유지하려면 UV 공간 값을 줄여야 한다.

Switch on Enum_FoliageResolution → MPC.RT_BlurDistance

6

Box Collider 크기를 캡처 범위와 동기화

X = Y = OrthoWidth (해상도 × 2), Z = 2048 고정. SceneCapture 범위는 뷰포트에서 보이지 않기 때문에, Box를 동일한 크기로 맞춰 아티스트가 기즈모로 영향 범위를 직관적으로 확인할 수 있게 한다.

Box.SetBoxExtent(OrthoWidth, OrthoWidth, 2048)

7

DrawMaterial Dynamic Instance 생성

MM_FoliageRTDraw에서 Dynamic Material Instance를 생성해 저장. DrawToMainRT에서 DrawMaterialToRenderTarget의 입력으로 사용된다.

CreateDynamicMaterialInstance(MM_FoliageRTDraw) → DrawMaterial

8

렌더 타겟 Clear

RT_Persistant와 RT_Capture를 검정으로 초기화. 렌더 타겟은 에셋으로 디스크에 저장되기 때문에 이전 세션 잔상이 남는다. 새 세션 시작 시 잘못된 인터랙션 상태를 방지하는 방어적 설계.

ClearRenderTarget2D(RT_Persistant, Black) → ClearRenderTarget2D(RT_Capture, Black)

해상도별 RT_BlurDistance 매핑

Enum 해상도	OrthoWidth	RT_Blur Distance	특성
1024	2048	0.02	낮은 해상도 · 광범위 블러
2048	4096	0.01	기본 설정값
4096	8192	0.005	높은 정밀도 · 세밀한 블러
8192	16384	0.0035	최고 해상도 · 최소 블러

05 / SHADER LOGIC

셰이더 계산 — 꺾임과 바람

MF_FoliageInteraction · MF_FoliageWind · 두 결과를 WPO에서 합산

MF_FoliageInteraction — UV 매핑 → RT 샘플링 → 강도 → 방향 → 꺾임

MF_FoliageInteraction — 4단계 계산 흐름

계산 단계	처리 내용	핵심 노드
① UV 계산	(월드위치 − GuidePos) ÷ OrthoWidth + 0.5로 해당 풀이 RT에서 어느 위치인지 UV를 구한다. 270도 회전 보정으로 카메라-월드 방향 정렬. 0.5를 더하는 이유: 카메라 정중앙이 UV 0.5가 되어야 함	Subtract · Divide · Add · CustomRotator · Saturate
② RT 샘플링	Saturate로 0~1 클램핑한 UV로 RT_Persistant를 SpiralBlur 샘플링. R채널만 추출. Saturate 없으면 범위 밖 풀이 잘못된 UV에서 잡음을 샘플링	SpiralBlur · Mask(R)
③ 강도 계산	RemapValueRange로 최대 꺾임을 0.75rad로 제한. Clamp 후 Strength 파라미터를 곱해 아티스트가 전체 강도 조절 가능. 0.75 상한: 90도 이상 꺾이면 뿌리가 들려 보여 비자연스러움	RemapValueRange · Clamp · Multiply
④ 방향 계산	모든 풀이 같은 방향으로 쓰러지면 비자연스럽다. 인스턴스 위치를 RandomSeed로 나누고 Frac으로 XY 성분, PerInstanceRandom으로 Z 성분을 만들어 인스턴스마다 다른 3D 방향 벡터를 생성. PerInstanceRandom: ISM 인스턴스마다 다른 값을 반환하는 내장 노드	Divide · Frac · PerInstanceRandom · MakeVector3 · Normalize
⑤ RotateAboutAxis	풀의 뿌리를 피벗으로, 랜덤 방향 벡터를 축으로, 강도 스칼라를 각도로 버텍스를 회전. 뿌리가 고정된 채 끝부분만 호를 그리며 꺾임. TransformPosition(Local→World)으로 뿌리 피벗을 월드 좌표로 변환해야 정확한 위치 피벗	RotateAboutAxis · TransformPosition

왜 단순 WPO 이동이 아니라 RotateAboutAxis인가

WPO 단순 이동

버텍스를 평행 이동

뿌리도 같이 이동함. 풀이 뽑혀나가는 것처럼 보임. 비자연스럽다.

RotateAboutAxis

뿌리 고정, 끝만 호로 이동

뿌리는 고정, 버텍스가 뿌리 중심으로 회전. 실제 풀이 꺾이는 모양.

MF_FoliageWind — 인터랙션과 독립적으로 항상 동작

자연스럽게 보이는 핵심은 Gradient 3D Noise다. 사인파를 쓰면 모든 풀이 같은 주기로 동기화된다. 3D Noise는 시간과 공간 모두에서 연속적으로 다른 값을 반환하여 위치마다 다른 타이밍의 흔들림을 만든다.

MF_FoliageWind — 계산 흐름

노드	설계 이유
3개 Multiply 배율	X, Y, Z에 다른 시간 배율을 써서 주기가 겹치지 않는 불규칙한 움직임 생성. 단일 배율이면 모든 풀이 같은 주기로 왕복해 기계적으로 보임
Wind_Direction: Float4	XYZ만 쓰지만 A채널 예비 확보. 추후 난류 강도 등으로 확장 여지
× −1 역방향	바람이 +X 방향에서 불면 풀은 −X로 꺾임. 부호 관계 정렬
Gradient 3D Noise	월드 위치별로 다른 노이즈 강도 → 풀이 위치마다 다른 타이밍으로 흔들림. 사인파를 쓰면 모든 풀이 동기화되어 기계적
TransformPosition	피벗 포인트를 풀의 뿌리(인스턴스 원점)로 고정. 없으면 풀 전체가 이동해 뿌리가 들림

06 / PARAMETERS

MPC_FoliageInteraction 전체 파라미터

SetScalarParameterValue 1회 = 씬 전체 폴리지 머티리얼 동시 업데이트

파라미터	분류	갱신 주기	기본값	역할
GuidePosition_X	위치	매 프레임	0.0	캐릭터 X 위치. 매 프레임 갱신. UV 계산 기준점 초기 0이면 Tick 전에 씬 원점에서 반응 → Initialize 선기록으로 방지
GuidePosition_Y	위치	매 프레임	0.0	캐릭터 Y 위치. 매 프레임 갱신
Ortho_Width	위치	초기화 시	4096.0	캡처 범위 기준값. UV 정규화(÷OrthoWidth)에 동시 사용 SceneCaptureComponent2D.OrthoWidth와 동일 값이어야 UV 계산이 정확
Capture_Distance	마스크	초기화 시	256.0	SceneCapture 심도 범위. 이 거리 밖은 캡처되지 않음
Mask_Attenuation	마스크	초기화 시	0.0	마스크 감쇠 강도. 클수록 멀어질 때 급격히 약해짐 기본 0 → 배치 즉시 의도치 않은 반응 방지. 씬에 맞게 직접 조절
RT_BlurDistance	마스크	초기화 시	해상도별 자동	MM_FoliageRTDraw 내 SpiralBlur 반경 (RT_Capture → RT_Persistant 누적 단계). Initialize에서 해상도 기반 자동 설정. MF_FoliageInteraction의 샘플링 블러와 별개 — 이 값은 RT 기록 단계에만 영향을 준다
Wind_Speed	바람	수동	0.0	바람 시간 스케일. 클수록 빠르게 흔들림 기본 0 → 배치 즉시 효과 없음. 씬에 맞게 직접 조절
Wind_Scale	바람	수동	4096.0	Noise 공간 스케일. 작을수록 좁고 빠른 난류, 클수록 넓은 물결
Wind_Strength	바람	수동	0.0	바람 변위 강도. 씬에 맞게 직접 조절
Wind_Direction	바람	수동	(1, 0, 0, 0)	바람 방향 벡터. XYZ = 방향, A = 예비 채널 Float4 저장 → A채널을 난류 강도 등으로 추후 활용 여지 확보

07 / EXTENSION · SUMMARY

확장 방향 & 핵심 정리

현재 구조를 기반으로 최소 수정 또는 파라미터 조절만으로 가능한 확장

풀 눌린 자국 유지

캐릭터가 지나간 자리에 눌린 흔적이 서서히 복원되는 효과.

DrawToMainRT에서 RT Clear 제거 + Mask_Attenuation으로 매 프레임 감소. 파라미터 조절만으로 구현 가능.

다중 Actor 동시 지원

NPC, 동물, 차량 등 여러 오브젝트가 동시에 풀을 밀어내는 효과.

BP_FoliageInteraction을 여러 개 배치하면 각자의 SceneCapture가 독립적으로 마스크를 RT에 누적. 단, MPC의 GuidePosition은 단일 좌표이므로 각 BP가 자신의 캡처 범위 내 Actor를 따로 추적하도록 구성 필요.

발자국 연동

발걸음 하나하나에 풀이 반응하는 세밀한 효과.

캐릭터 발 Bone 위치를 GuidePosition에 전달. 왼발/오른발 각각 전달하면 발자국 패턴 구현 가능.

핵심 설계 결정 정리

CPU 역할 최소화 → O(1)

CPU는 위치 값을 MPC에 기록하는 것만 담당한다. 모든 계산은 GPU 셰이더에서 처리. 이 분리가 인스턴스 수와 무관한 O(1) 비용을 만든다.

직교 투영 선택

원근 투영은 거리에 따라 위치 정보가 왜곡된다. 직교 투영에서는 OrthoWidth 내 모든 위치가 균일한 비율로 UV에 대응되어 선형 계산만으로 변환 가능.

렌더 타겟을 두 개로 분리한 이유

RT_Capture는 날카롭고 정확한 현재 위치, RT_Persistant는 블러+감쇠 누적으로 부드러운 복원. 두 역할을 하나로 합치면 자연스러운 복원 효과가 불가능하다.

MPC 단일 갱신으로 전체 씬 동기화

SetScalarParameterValue 1회 호출이 씬의 모든 폴리지 머티리얼에 동시 반영. 인스턴스별 순회 불필요. O(1) 비용으로 전체 씬에 값을 전파한다.

RotateAboutAxis를 선택한 이유

단순 WPO 이동은 뿌리도 함께 이동해 풀이 뽑히는 것처럼 보인다. Rotate는 뿌리를 피벗으로 끝부분만 호를 그리며 이동 — 실제 풀이 꺾이는 물리적 움직임.

각 에셋의 단일 책임

BP는 위치 기록, SceneCapture는 공간 수집, 머티리얼 함수는 꺾임 계산에만 집중한다. 바람 공식을 바꾸거나 블러 알고리즘을 교체해도 다른 에셋에 영향을 주지 않는다.

이 시스템의 구조적 특징은 렌더링 파이프라인의 CPU/GPU 책임을 명확하게 분리하고 각 에셋의 역할을 단일하게 유지한 데 있다. 초기 설계 비용이 높지만, 구성되면 이후 수정과 확장이 독립적으로 이루어진다.

BP_FoliageInteraction런타임 폴리지 인터랙션 시스템