언리얼 - AAA 게임 개발에서의 나이아가라 모듈(Niagara Module) 연구 및 적용

금별 언리얼4 0 6 02:55

1 https://youtu.be/OG0b94IzrNo

발표자: 자오칭위안 (15년 경력 게임 개발자, 前 미호요/넷이즈 TA, 現 광저우 쉬안위안 네트워크 대표)

1. 서론: 배경 및 나이아가라 모듈의 부상

언리얼 엔진 선택 이유: 레이싱 게임 등의 물리 시스템, 대규모 씬 최적화 등에서 타 엔진 대비 검증된 솔루션을 제공하여 개발 효율이 높음.

나이아가라 모듈의 위상:

2018년 처음 공개된 이후, 현재 '검은 신화: 오공', '팬텀 블레이드 제로' 등 대부분의 AAA급 게임에서 필수적으로 사용되는 기술이 됨.

기존 이펙트 제작 방식(Cascade)이 정해진 기능을 단순히 '수치(파라미터) 조절'하는 수준이었다면, 나이아가라는 모듈을 블록처럼 쌓아 **'로직을 설계하고 조합'**하는 방식으로 진화함.

이로 인해 제작 자유도와 퀄리티 한계(High Ceiling)가 높아졌으며, 이펙트의 품질이 게임 전체의 완성도를 판단하는 기준이 되고 있음.

2. 기초 모듈 활용 사례 (자주 겪는 문제 해결)

발표자는 실무에서 자주 겪는 문제들을 해결하기 위해 커스텀 모듈을 제작하여 사용한 사례를 공유했습니다.

검기(Sword Trail) 이펙트의 회전 문제 해결:

문제: 나이아가라 기본 Mesh Rotation 사용 시 쿼터니언(Quaternion) 회전 방식으로 인해 짐벌 락(Gimbal Lock) 현상이 발생, 원하는 각도로 제어하기 어려움.

해결: 직관적인 3차원 벡터(XYZ) 입력을 받아 내부에서 쿼터니언으로 변환하여 모델에 적용하는 커스텀 모듈을 제작. 뷰포트에서 다루듯 직관적인 회전 제어 가능.

지형 적응형 이펙트 (얼음 가시 등):

문제: 평평하지 않은 지형에서 이펙트가 땅에 묻히거나 뜨는 현상 발생. 수동 배치나 커브 사용은 비효율적.

해결: 모듈 내에서 **레이캐스트(Raycast)**를 수행하여 지형의 높이(Position)를 감지하고, 지면의 법선(Normal) 방향을 읽어 파티클의 기울기를 지형 경사도에 실시간으로 맞춤.

상호작용 이펙트 (번개, 낙엽):

문제: 기존에는 복잡한 C# 스크립트로 위치를 계산해야 했고 버그가 잦음.

해결:

번개: 캐릭터 블루프린트에서 타겟 위치를 받아 나이아가라의 Beam End 파라미터로 전달하여 연결.

낙엽: 캐릭터 위치를 중심으로 Distance Based Falloff를 계산하고, 이를 물리적 힘(Force)으로 변환하여 캐릭터 움직임에 따라 낙엽이 흩어지도록 구현.

3. 심화(고급) 모듈 활용 사례

더 복잡하고 퍼포먼스가 중요한 이펙트 구현에 대한 노하우를 공유했습니다.

군집 시뮬레이션 (새 떼, 물고기 떼):

VAT (Vertex Animation Texture): 각 개체의 애니메이션을 텍스처로 구워 GPU에서 연산하게 함으로써 대규모 군집의 성능 부하 최소화.

HLSL 로직: 모듈 내에서 쉐이딩 언어를 사용해 비행, 회피, 거리 유지 등의 군집 로직을 정교하게 제어.

상호작용: 마우스 커서나 캐릭터 위치 데이터를 전달하여 물고기 떼가 따라오거나 모양을 변형하게 함.

실시간 유체(Fluid) 효과:

과거 서드파티 플러그인에 의존하던 물, 불, 연기 효과를 나이아가라 자체 유체 기능으로 대체.

안정성과 호환성이 뛰어나며, 간단한 템플릿 사용만으로도 PV나 인게임 상호작용 수준의 퀄리티 확보 가능.

사실적 슈팅 게임 이펙트 (폭발, 연기):

EmberGen/Houdini 활용: 외부 툴에서 시뮬레이션한 결과를 시퀀스 텍스처(Flipbook)나 VDB로 추출하여 사용.

볼륨감 구현: 언리얼 머티리얼에서 Volumetric Directional 라이팅 모드와 노멀/라이트 맵을 결합하여, 단순 2D 이미지가 아닌 입체적이고 빛 반응이 자연스러운 연기 표현.

픽셀화 소멸 (Voxelize Dissolve):

캐릭터가 레고 블록이나 픽셀처럼 분해되며 사라지는 효과.

나이아가라의 경계 탐색(Bounds Finding) 및 재픽셀화 모듈을 사용하고, 캐릭터의 컬러 정보를 파티클에 입혀 구현.

4. 결론 및 제언

나이아가라 모듈 학습은 난이도가 높고 자료가 부족하지만, 미래 게임 개발의 핵심 경쟁력이 될 기술임.

공식 예제(Content Examples)를 분석하고 이를 실무에 맞게 경량화/재구성하는 과정이 필요함.

이 기술에 대한 연구는 아직 초기 단계이므로, 개발자들 간의 지속적인 교류와 연구가 필요함.

영상에서 발표자가 다룬 내용은 실무적인 노하우가 가득하지만, 이를 보강하고 더 깊이 이해하기 위해 기술적 배경, 최신 트렌드, 그리고 실무 적용 시 고려해야 할 점들을 4가지 관점에서 추가설명.

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1. 기술적 심화: 나이아가라(Niagara)의 핵심은 '데이터 통신'

발표자가 여러 번 강조한 "모듈을 통한 로직 설계"의 핵심은 바로 데이터의 자유로운 흐름입니다.

보강 내용 (Parameter Collection & Data Layers):

영상에서 캐릭터 위치를 블루프린트에서 나이아가라로 보낸다고 했는데, 이를 위해 Niagara Parameter Collection (NPC)을 활용하면 전역(Global) 변수처럼 사용하여 비바람의 세기, 플레이어 위치 등을 게임 내 모든 파티클이 동시에 공유받게 할 수 있습니다.

Grid 2D/3D Collection: 영상에 나온 '상호작용(Interactive)' 효과(물, 풀, 눈)를 구현할 때, 나이아가라는 단순 위치값 전달을 넘어 Grid 2D Collection이라는 기능을 사용합니다. 이는 바닥에 보이지 않는 그리드(데이터 맵)를 깔아두고, 캐릭터가 지나간 자리에 데이터를 기록했다가 파티클이 그 데이터를 읽어 반응하게 하는 방식입니다. 이 기술이 있어야 수많은 낙엽이 자연스럽게 밀려나는 효과를 효율적으로 구현할 수 있습니다.

2. 퍼포먼스와 최적화: VAT와 GPU 파티클의 중요성

발표자가 새 떼 구현에 VAT (Vertex Animation Texture)를 언급했는데, 이 기술이 왜 중요한지 보강이 필요합니다.

보강 내용 (CPU vs GPU & Instancing):

일반적인 스켈레탈 메시(뼈대가 있는 모델)로 수천 마리의 새를 날리면 CPU가 뼈 위치를 계산하느라 게임이 멈춥니다.

VAT 기술은 애니메이션 정보를 텍스처(그림)의 픽셀 색상 데이터로 구워버린 뒤, GPU(그래픽 카드)가 쉐이더 단계에서 모델의 점(Vertex) 위치를 이동시키는 방식입니다.

Mesh Instancing: 나이아가라는 이렇게 가벼워진 모델 하나를 메모리에 한 번만 올리고, 위치만 다르게 하여 수만 개를 찍어내는(Instancing) 기술에 특화되어 있습니다. 이것이 바로 AAA 게임에서 대규모 군집 시뮬레이션이 가능한 이유입니다.

3. 워크플로의 확장: 외부 툴(DCC)과의 연계성

영상에서 후디니(Houdini)와 엠버젠(EmberGen)이 언급되었는데, 최신 언리얼 엔진 업데이트와 관련해 더 알아두면 좋은 점이 있습니다.

보강 내용 (VDB와 Heterogeneous Volumes):

영상에서는 시퀀스 텍스처(Flipbook) 위주로 설명했지만, 언리얼 엔진 5.3 이후부터는 VDB(Volumetric Database) 파일 포맷에 대한 지원이 강력해졌습니다. (`Heterogeneous Volumes` 기능)

이는 단순히 납작한 판(Plane)에 연기 그림을 입히는 것이 아니라, 실제 3D 볼륨 데이터(구름, 연기 내부의 밀도)를 그대로 엔진에 가져오는 것입니다.

따라서 카메라가 연기 속으로 들어가도 어색하지 않고, 빛이 연기를 투과할 때 생기는 그림자(Self-shadowing)가 훨씬 리얼하게 표현됩니다. 사양만 받쳐준다면 이 방식이 차세대 표준이 될 것입니다.

4. TA(테크니컬 아티스트)의 역할 재정의

발표자가 '쿼터니언(Quaternion) 회전 문제'를 해결하기 위해 벡터(Vector) 입력 모듈을 직접 만들었다는 부분은 TA의 역할을 가장 잘 보여주는 사례입니다.

보강 내용 (Math for Artists):

쿼터니언(Quaternion): 컴퓨터에게는 짐벌 락(회전축이 겹쳐 회전 불능이 되는 현상)을 피할 수 있는 최고의 수학적 방식이지만, 사람(아티스트)이 직관적으로 이해하기엔 난해합니다 (XYZ축이 아닌 4개의 실수 체계 사용).

Custom Module (Scratch Pad): 나이아가라에는 'Scratch Pad'라는 기능이 있어, C++ 코딩 없이도 노드나 간단한 HLSL 코드로 자신만의 모듈을 만들 수 있습니다.

발표자가 한 것처럼 "아티스트에게 익숙한 XYZ(오일러 각) 입력을 받아서 -> 내부적으로 컴퓨터가 좋아하는 쿼터니언으로 변환해 주는" 중개 모듈을 만드는 것이 바로 훌륭한 TA의 덕목이며, 나이아가라를 잘 쓴다는 것의 진짜 의미입니다.

요약

이 영상은 단순히 "이런 효과가 있다"를 넘어, "엔진이 기본 제공하지 않는 기능을 모듈 커스터마이징을 통해 해결하는 과정"을 보여준다는 점이 핵심입니다.

영상 프리젠테이션에 나오는 중국어

00:00

NiagaraModule 在3A游戏中的研究和应用 (NiagaraModule, AAA 게임에서의 연구 및 응용)

焦清源 (자오칭위안)

00:18

目录 (목차)

个人与公司介绍 (개인 및 회사 소개)

Niagara Module的发展及应用 (Niagara Module의 발전 및 응용)

常见Module基础特效模块的研究和应用 (일반적인 Module 기초 이펙트 모듈의 연구 및 응용)

Module复杂模块的研究和应用 (Module 복잡 모듈의 연구 및 응용)

00:44

PART.1 个人及公司介绍 (PART.1 개인 및 회사 소개)

00:46

焦清源 (자오칭위안)

15年游戏老兵 (15년 경력의 게임 베테랑)

游戏特效师 (게임 이펙트 아티스트): 金山(킹소프트), 完美世界(완미세계), 网易(梦幻西游)(넷이즈 - 몽환서유)

TA(技术美术) (TA - 테크니컬 아티스트): 米哈游技术研发组(미호요 기술 연구팀), 崩坏三(붕괴3rd), 崩坏: 星穹铁道(붕괴: 스타레일), 网易美术中心及Zen工作室(넷이즈 아트센터 및 Zen 스튜디오)

技术策划 (테크니컬 기획자): 网易阴阳师(넷이즈 음양사)

01:19

在技术研发中心，探索了引擎实时渲染cg,布料,houdini物理转vat等技术 (기술 연구 개발 센터에서 엔진 실시간 렌더링 CG, 천 시뮬레이션, Houdini 물리 VAT 변환 등의 기술을 탐구함)

01:29

从米哈游技术研发组出来后，进入崩坏3,崩铁(预研)等项目，正式成为了特效TA (미호요 기술 연구팀을 나온 후, 붕괴3rd, 붕괴: 스타레일(선행 연구) 등의 프로젝트에 합류하여 정식으로 이펙트 TA가 됨)

特效shader制作 (이펙트 Shader 제작)

特效库建设 (이펙트 라이브러리 구축)

特效性能优化技术预研与落地 (이펙트 성능 최적화 기술 선행 연구 및 적용)

01:41

技术策划内容 (테크니컬 기획 내용)

01:57

UE游戏研发 (UE 게임 연구 개발)

02:26

TA外包 (TA 외주)

各种TA效果制作，包括场景，特效等 (씬, 이펙트 등을 포함한 각종 TA 효과 제작)

各种Dcc工具书写，包括max,maya,UE,unity等增效工具 (Max, Maya, UE, Unity 등 효율화 도구를 포함한 각종 DCC 툴 작성)

UE niagara module等模块制作 (UE Niagara Module 등 모듈 제작)