UE5 Water Interaction System R&D

Water Interaction R&D

p.01

UE5 · Water Interaction System Overview — Render Target 기반 수면 인터랙션

Core Pipeline — 매 프레임 실행 흐름

① CAPTURE

Scene Capture

오버헤드 직교 촬영
RT_Water_Capture에 기록

② ACCUMULATE

PP_Depth_Water

깊이 마스크 생성
×0.9 감쇄 누적

③ BLUR

MM_RTDraw

Spiral Blur 적용
RT_Persistant 재기록

④ SAMPLE

MF_Foliage

UV 정규화
Float 마스크 출력

⑤ RENDER

M_Water

노멀 합성
파문 최종 표현

Problem

단순 텍스처 스크롤이나 고정 노멀맵으로는 오브젝트가 실제로 물에 닿는 순간의 반응을 표현할 수 없었음.

캐릭터·식물·이벤트 등 어떤 요소가 물과 상호작용하든 수면은 무반응 상태로 유지되어 몰입이 파괴되는 구조적 문제가 발생.

물이 물리적 실체 없는 단순 비주얼 레이어에 그치는 한계.

Solution

수면이 주변 정보를 인식하지 못한다는 점이 원인으로 판단.

Render Target을 공유 메모리로 삼아 Scene Capture → Post Process → Material이 동일한 텍스처를 통해 정보를 주고받는 파이프라인을 설계하고, 오브젝트의 존재를 수면이 실시간으로 읽어 노멀에 반영하는 구조를 구축.

Asset Overview

M_Water

최종 수면 머티리얼. NormalA/B 레이어, 상호작용 마스크, DepthFade, WPO 통합.MF_FoliageInteraction_Water 결과를 받아 파문을 노멀로 표현.

BP_FoliageInteraction

시스템 오케스트레이터. Scene Capture 관리, RT 초기화, MPC 파라미터 매 틱 갱신.전체 파이프라인의 시작점이자 제어 허브.

MF_FoliageInteraction_Water

머티리얼 함수. RT를 월드 포지션 기반 UV로 샘플링 → Spiral Blur → 마스크 출력.M_Water가 호출하는 핵심 인터랙션 연산 모듈.

MM_FoliageRTDraw

RT 드로 머티리얼 (Unlit). Spiral Blur 결과를 Render Target에 기록.Draw Material to Render Target에서 매 프레임 호출.

PP_Depth_Water

Post Process 머티리얼. Scene Depth → 침수 마스크 → ×0.9 감쇄 누적.매 프레임 5% 감쇄 → 파문이 서서히 자연 소멸.

MPC_FoliageInteraction

Material Parameter Collection. GuidePosition, OrthoWidth, RT_BlurDistance 등 9 Scalar + 1 Vector.블루프린트와 머티리얼이 공유하는 전역 파라미터 저장소.

RT_Capture / RT_Persistant

Render Target 2D × 2. 각 2048×2048, RTF R16f, Clamp, Target Gamma 0.0.Capture: 즉시 결과 / Persistant: 누적+블러 최종 결과.

Water Interaction R&D — Work Process

p.02

UE5 · Water Interaction System Work Process

Render Target 파이프라인 설계 :

수면이 주변 오브젝트를 인식할 수 없어 인터랙션이 불가능한 문제가 있었음.
RT_Water_Capture(즉시 결과)와 RT_Water_Persistant(누적+블러 결과)를 분리하고, PP → Material로 정보가 전달되는 구조를 설계했으며,

수면이 오브젝트의 존재를 실시간으로 읽고 파문으로 응답하는 기반을 구축.

Post Process 감쇄 누적 시스템 :

파문이 즉시 사라지거나 영구 잔존하는 문제가 있었음.
PP_Depth_Water에서 이전 프레임 결과에 ×0.9를 적용하는 피드백 루프를 설계했으며,

파문이 약 22프레임에 걸쳐 서서히 소멸하는 물리적 잔향 효과 구현.

Spiral Blur 확산 처리 :

Scene Capture 마스크가 날카로운 엣지로 부자연스럽게 표현되는 문제가 있었음.
MM과 MF에서 Spiral Blur를 적용해 마스크를 동심원 형태로 확산시켰으며,

파문이 원형으로 퍼지는 자연스러운 확산 표현 달성.

월드 포지션 기반 UV 매핑 :

RT 좌표와 실제 월드 공간이 불일치하여 파문 위치가 어긋나는 문제가 있었음.
(WorldXY − GuidePos) ÷ OrthoWidth + 0.5로 월드 좌표를 [0,1] UV로 정규화했으며,

Scene Capture 범위 내 어느 위치에서든 파문이 정확한 위치에 표현됨을 검증.

MPC 중앙 파라미터 관리 :

블루프린트와 머티리얼 간 파라미터 동기화가 분산되어 관리가 어려운 문제가 있었음.
MPC에 9 Scalar + 1 Vector를 집중 관리하도록 설계했으며,

Set Scalar 1회 호출로 모든 머티리얼이 즉시 동기화되는 구조 달성.

Water Interaction R&D — Blueprint

p.03

UE5 · Water Interaction System BP_FoliageInteraction_water

시스템 전체의 오케스트레이터. Scene Capture Component 2D를 보유하며 Initialize, DrawToMainRT, MPC 파라미터 업데이트를 담당. Construction Script에서도 Initialize를 호출하여 에디터 배치 즉시 파라미터가 반영된다.

EventGraph + Construction Script — 실행 흐름

Event BeginPlay

Initialize

Target: self

Event Tick

Delta Seconds

Get Actor Location

Return X · Y

Set Scalar Param

GuidePosition_X

Set Scalar Param

GuidePosition_Y

Draw to Main RT

Event EndPlay

Clear RT 2D

RT_Water_Persistant

Clear RT 2D

RT_Water_Capture

Construction Script

Initialize

에디터 배치 즉시 실행

01

Initialize — RT 해상도 읽기 및 MPC 초기값 설정

RT Capture에서 현재 해상도(Size X/Y)를 읽어 Ortho Width와 함께 Scene Capture에 SET. Get Actor Location으로 GuidePosition X/Y를 읽어 MPC에 반영. Set Box Extent Z = 2048으로 수직 캡처 범위 확보 후 MM_FoliageRTE로 Dynamic Material Instance 생성, 양 RT 클리어.

RT Resolution → Ortho Width SET → GuidePos SET → Box Z 2048 → Create DMI → Clear RTs

02

해상도별 RT_Blur Distance 자동 설정

Initialize 말미에 Switch on Enum_FoliageResolution으로 분기하여 현재 RT 해상도에 맞는 RT_Blur Distance를 MPC에 자동 기입. 해상도가 낮을수록 블러 반경을 키워 동일한 시각적 결과를 유지.

1024 → 0.02 · 2048 → 0.01 · 4096 → 0.005 · 8192 → 0.0035

03

DrawToMainRT — 매 프레임 Spiral Blur 기록

Draw Material to Render Target (RT_Main, Draw Material)으로 MM_FoliageRTDraw의 결과를 RT_Water_Persistant에 기록. 이후 Scene Capture Capture Every Frame = true SET.

Draw Material to RT → SET CaptureEveryFrame = true

04

매 틱 위치 동기화

Event Tick → Get Actor Location → GuidePosition_X/Y MPC SET → DrawToMainRT.
EndPlay 시 양 RT를 클리어하여 에디터 오염 방지.

Tick → GetActorLoc → MPC GuidePos X/Y → DrawToMainRT

Construction Script → EventGraph → DrawToMainRT 3단 구조로 에디터 배치부터 런타임까지 일관된 파이프라인 제어 달성

Water Interaction R&D — Material Systems

p.04

UE5 · Water Interaction System MF / MM / PP — 인터랙션 생성 파이프라인

수면 인터랙션의 핵심 연산은 세 머티리얼 에셋이 순차적으로 담당한다. PP_Depth_Water가 깊이 마스크를 누적하고, MM_FoliageRTDraw_Water가 블러를 RT에 기록하며, MF_FoliageInteraction_Water가 이를 수면 노멀용 마스크로 변환한다.

PP_Depth_Water — 감쇄 누적 Post Process

파문 감쇄 시뮬레이션 — ×0.9 / frame (매 프레임 5% 감쇄)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

25

28

32

36

40

45

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

25

28

32

36

40

45

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

25

28

32

36

40

45

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

25

28

32

36

40

45

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

25

28

32

36

40

45

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

25

28

32

36

40

45

→

SceneDepth → 마스크 생성 → 피드백 감쇄 누적

SceneTexture:SceneDepth → Mask(R) → Add(+Offset 150) → Divide(÷Capture Distance) → Saturate → 1-x (깊이 반전 마스크)
Add( 반전마스크 + RT_Persistant 샘플 ) → Multiply(×0.9) → Saturate → Emissive Color 출력

RT[n] = Saturate( (1−DepthMask) + RT[n−1] ) × 0.9

MM_FoliageRTDraw_Water — RT 드로 머티리얼

Spiral Blur Parameters — MM_FoliageRTDraw_Water

TextureObjectRT_Water_Capture

RT_Blur Distance0.0015 (MPC)

Distance Steps16

Radial_Offset0.62

Kernel_Power1.0

OutputEmissive Color

MF_FoliageInteraction_Water — 마스크 변환 함수

MF_FoliageInteraction_Water — UV 계산 + Spiral Blur 샘플링

AbsWorldPos

XY

Subtract

− GuidePos

Divide

÷ OrthoWidth

Add

+ 0.5

CustomRotator

Angle 0.75

RT_Persistant

Texture Object

SpiralBlur-Texture

Dist 0.0001 · Steps 16

Mask (R)

Saturate

Output Result

Float1 (0~1)

PP → MM → MF 세 단계를 거쳐 Scene Depth가 수면 노멀 마스크로 변환되는 완전한 인터랙션 파이프라인 구성

Water Interaction R&D — M_Water

p.05

UE5 · Water Interaction System M_Water — 수면 머티리얼

두 개의 노멀 레이어(NormalA/B)와 상호작용 마스크를 혼합해 동적 수면 노멀을 생성하고, DepthFade, WPO, Refraction으로 투명한 수면 표현을 완성하는 최종 머티리얼.

M_Water — Normal Blend 구조 (간략)

TextureSample A

Tiling 1024 · +0.1

Texture Bombing

FlattenNormal

Flatness 0.1

BlendAngleCorrected

Normals (Base)

HeightToNormal

Smooth

Normal Output

Strength 100

TextureSample B

Tiling 512 · −0.04

Texture Bombing

FlattenNormal

→ Saturate

MF_FoliageInteraction

Result Float1

↑ AdditionalNormal

NormalA 레이어

Tiling 1024.0 · HeightRatio +0.1

WaterNormalA Tiling(1024), WaterA Time, Water SpeedA 기반.
AbsWorldPos → Divide → Panner → TextureSample → BumpOffset → Max
→ Texture Bombing → FlattenNormal(Flatness 0.1)
→ BlendAngleCorrectedNormals BaseNormal 입력

NormalB 레이어

Tiling 512.0 · HeightRatio −0.04

WaterNormalB Tiling(512), WaterB Time(0.1) 기반.
NormalA와 동일 구조이나 HeightRatio_v2 = −0.04 부호 반전으로 타일링 차이와 결합하여 자연스러운 수면 굴곡 패턴을 형성.
FlattenNormal → Saturate → 최종 합산

Material Output Pins

Normal

FlattenNormal 결과 — NormalA+B+Interaction 혼합 최종 노멀.파문 발생 시 해당 영역 노멀이 실시간 변형됨.

Opacity Override

Lerp(A=0.5, B=0.8, Alpha=DepthFade) → Opacity OverrideDepthFade (FadeDistance 100)로 수면 경계부 자연스러운 투명도 전환.

Refraction

PixelNormalWS → Refraction (Pixel Normal Offset)픽셀 노멀 기반 굴절로 수면 아래 왜곡 표현.

World Position Offset

Saturate(NormalB) → Mask(B) → Multiply(WPO param 10.0)수면 기하 변위로 파문의 입체감 추가.

Specular / Roughness

Specular = 0.5 · Roughness = 0.0완전 매끄러운 수면 — 환경 반사 최대화.

Water Interaction R&D — Parameters & Data Flow

p.06

UE5 · Water Interaction System MPC Parameters & Complete Data Flow

MPC_FoliageInteraction_Water — 전역 파라미터

Scalar Parameters (9) — 기본값 시각화

GuidePosition_X/Y

0.0

Ortho_Width

4096.0

Capture Distance

256.0

Mask Attenuation

0.0

RT_Blur Distance

0.0001

Wind Speed/Strength

0.0

Wind Scale

4096.0

Render Target Spec

RT_Water_Capture

Scene Capture 즉시 결과

Size2048 × 2048

FormatRTF R16f

Address X/YClamp

Target Gamma0.0

Resource8192 KB

소비처MM의 TextureObject

RT_Water_Persistant

누적 + 블러 최종 결과

Size2048 × 2048

FormatRTF R16f

Address X/YClamp

Target Gamma0.0

Resource8192 KB

소비처MF의 TextureObject

Complete Data Flow — 매 프레임 처리 순서

①

위치 업데이트

BP Tick → Get Actor Location → MPC GuidePosition_X/Y 갱신

②

Scene Capture

Scene Capture Component 2D → 오버헤드 직교 촬영 → RT_Water_Capture 기록

③

깊이 마스크 누적

PP_Depth_Water → SceneDepth 분석 → 마스크 생성 → ×0.9 감쇄 → RT_Water_Persistant 누적

이전 RT 결과를 피드백으로 받아 파문 잔향 구현

④

Spiral Blur 드로

DrawToMainRT → Draw Material to RT → MM_FoliageRTDraw Spiral Blur → RT_Water_Persistant 재기록

⑤

UV 계산 및 마스크 샘플링

MF_FoliageInteraction → WorldPos 기반 UV 정규화 → RT_Persistant Spiral Blur 샘플링 → Float 마스크 출력

UV = (WorldXY − GuidePos) / OrthoWidth + 0.5

⑥

노멀 합성 및 최종 렌더

M_Water → 마스크 + NormalA/B + HeightToNormalSmooth → BlendAngleCorrectedNormals → 수면 픽셀 출력

RT_Water_Capture → RT_Water_Persistant → M_Water(수면 노멀)의 단방향 파이프라인으로, 오브젝트의 존재가 수면 노멀에 실시간 반영되는 완전한 물 인터랙션 시스템 구현 완료

Render Target : Water Interaction