베르의 프로그래밍 노트

C++ 코드에서 머티리얼 인스턴스 다이내믹을 생성하고 다루기

작성 기준 버전 :: 4.21.1

이번 섹션에서는 C++ 코드에서 머티리얼 인스턴스 다이내믹을 생성하고 다루는 방법에 대해서 알아본다.

들어가기에 앞서 머티리얼 인스턴스 다이내믹에 대해서 알지 못하는 사람이라면 다음 링크를 통해서 학습하고 진행하면 된다.

머티리얼 인스턴싱 :: 머티리얼 파라미터와 머티리얼 인스턴스

머티리얼 생성

코드에서 머티리얼 인스턴스 다이내믹을 다루기 전에, 기초가 될 머티리얼을 생성하자. 콘텐츠 브라우저 패널에서 신규 추가 버튼을 누르고 머티리얼을 선택한다. 새 머티리얼의 이름은 TestMaterial로 한다.

생성된 머티리얼을 더블클릭해서 머티리얼 에디터를 열고 머티리얼 그래프에 다음과 같이 머티리얼 파라미터를 추가하고 연결한다.

머티리얼 파라미터를 모두 추가했다면, 적용 버튼을 누르고 저장한 뒤에 머티리얼 에디터를 닫는다. 그 다음 TestMaterial을 우클릭하고 머티리얼 인스턴스 생성을 선택해서 TestMaterial의 머티리얼 인스턴스를 생성한다.

생성된 머티리얼 인스턴스를 더블클릭해서 머티리얼 인스턴스 에디터를 열고 디테일 패널에서 Color 머티리얼 파라미터의 체크박스를 체크한 뒤 저장하고 머티리얼 인스턴스 에디터를 닫는다.

C++ 코드에서의 머티리얼 인스턴스 다이내믹

머티리얼 세팅을 끝냈으니 이제 머티리얼 인스턴스 다이내믹을 사용해볼 C++ 코드를 작성해보자.

우선 새 C++ 클래스를 추가한다. 부모 클래스로는 Actor 클래스를 선택한다.

클래스의 이름은 DynamicMaterialActor로 한다.

클래스 생성이 모두 끝나면 비주얼 스튜디오로 가서 DynamicMaterialActor.h의 클래스 선언에 다음 멤버 변수를 추가한다.

UPROPERTY(EditAnywhere)
class UStaticMeshComponent* DynamicMaterialMesh;

그리고 DynamicMaterialActor.cpp로 가서 UStaticMeshComponent의 기능을 사용하기 위해서 다음 전처리기를 추가한다.

#include "Engine/Classes/Components/StaticMeshComponent.h"

그 다음 ADynamicMaterialActor::ADynamicMaterialActor() 생성자 함수에 DynamicMaterailMesh를 초기화하는 함수를 추가한다.

DynamicMaterialMesh = CreateDefaultSubobject<UStaticMeshComponent>(TEXT("DynamicMaterialMesh"));
DynamicMaterialMesh->CreateDynamicMaterialInstance(0);

CreateDynamicMaterialInstance() 함수가 DynamicMaterialMesh에게 머티리얼 인스턴스 다이내믹을 만들어준다.

그 다음엔 초마다 머티리얼의 색상을 바꿔주기 위해서 DynamicMaterialActor.h로 가서 클래스 선언에 다음 멤버 변수들을 추가한다.

float RunningTime;
FVector PrevColor;
FVector NextColor;

그리고 DynamicMaterialActor.cpp로 가서 Tick() 함수를 다음과 같이 수정한다.

void ADynamicMaterialActor::Tick(float DeltaTime)
{
    Super::Tick(DeltaTime);

    RunningTime += DeltaTime;

    FVector ChangeColor = FVector(FMath::Lerp(PrevColor.X, NextColor.X, RunningTime), FMath::Lerp(PrevColor.Y, NextColor.Y, RunningTime), FMath::Lerp(PrevColor.Z, NextColor.Z, RunningTime));
    DynamicMaterialMesh->SetVectorParameterValueOnMaterials(TEXT("Color"), ChangeColor);

    if (RunningTime >= 1.0f)
    {
        PrevColor = NextColor;
        NextColor = FVector(FMath::RandRange(0.0f, 1.0f), FMath::RandRange(0.0f, 1.0f), FMath::RandRange(0.0f, 1.0f));
        RunningTime = 0.0f;
    }
}

코드 작성을 모두 마친 다음 솔루션 탐색기에서 프로젝트를 빌드한 뒤, 언리얼 에디터로 돌아간다.

머티리얼 인스턴스 다이내믹 C++ 코드 테스트

컴파일이 끝나면 레벨 에디터에 DynamicMaterialActor를 배치하고 디테일 패널에서 DynamicMaterialMesh에 적당한 메시를 할당한 다음 머티리얼을 TestMaterial_Inst로 설정한다.

그리고 플레이 버튼을 눌러서 PIE 모드에서 DynamicMaterialActor를 보면 머티리얼의 색상이 랜덤하게 계속해서 바뀌는 것을 확인할 수 있다.

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머티리얼 인스턴싱 :: 머티리얼 파라미터와 머티리얼 인스턴스

작성 기준 버전 :: 4.21.1

언리얼 엔진에서 표준 머티리얼을 생성하고 수정하는 작업은 꽤나 시간을 많이 소모하는 작업에 속한다. 특히 머티리얼을 수정하고 실제 엔진에 적용되는 시간이 꽤나 걸린다.

수정 작업이 머티리얼의 그래프를 수정해야하는 작업이라면 감수할 수 밖에 없는 시간 소모이지만, 머티리얼 그래프에 대한 수정이 아니라 단순 수치 조정에 불과한 작업이라면 적당한 수치를 찾을 때까지 소모하는 시간이 만만치 않게될 것이다.

혹은 머티리얼 A와 머티리얼 B의 동작은 똑같지만 텍스쳐가 다르거나 러프니스 값이 달라서 반짝임 정도만 다르다고 할 때, 완전히 새로운 표준 머티리얼을 만드는 것은 분명히 시간과 노력의 낭비가 될 것임에 틀림이 없다.

이러한 시간 소모를 줄이기 위해서 언리얼 엔진에서는 표준 머티리얼에 값이나 텍스쳐 등을 바꿀 수 있는 머티리얼 파라미터(Material Parameter)와 표준 머티리얼을 상속받아 머티리얼 파라미터를 수정해서 다른 머티리얼처럼 사용할 수 있는 특수한 유형의 머티리얼인 머티리얼 인스턴스(Material Instance)를 제공한다.

이렇게 표준 머티리얼에서 바리에이션이라고 할 수 있는 머티리얼 인스턴스를 만드는 작업을 머티리얼 인스턴싱(Material Instancing)이라고 한다.

우선 파라미터와 인스턴스를 배우기 이전에 프로젝트에서 새 머티리얼을 추가하자. 머티리얼을 추가하는 방법은 콘텐츠 브라우저 패널에서 신규 추가 버튼을 누른 다음 머티리얼 항목을 선택하면 된다.

새로 추가한 머티리얼의 이름은 TestMaterial로 하자. 생성된 머티리얼을 더블클릭하면 머티리얼 에디터가 열린다.

머티리얼 파라미터(Material Parameter)

머티리얼 파라미터란 표준 머티리얼을 다시 컴파일하지 않고도 머티리얼 인스턴스에서 머티리얼을 수정할 수 있도록 해주는 특수한 머티리얼 표현식이다. 이 머티리얼 파라미터 노드는 표준 머티리얼의 머티리얼 그래프 안에서 다른 노드과 비슷하게 동작하지만, 머티리얼을 컴파일하고 머티리얼 인스턴스에서 사용할 때는 머티리얼 파라미터의 값을 실시간으로 수정하거나, 머티리얼을 새로 컴파일하지 않고도 머티리얼의 모양과 느낌을 다르게 바꿀 수 있다.

머티리얼 파라미터 생성하기

기존 머티리얼 노드를 파라미터로 변환

기존의 머티리얼 노드에 우클릭하여 파라미터로 변환을 선택하면 머티리얼 파라미터로 변환된다.

이 방법이 머티리얼 파라미터를 만드는 가장 간단한 방법이지만, 머티리얼 그래프에서 모든 노드가 머티리얼 파라미터로 변환되지는 않는다. 파라미터로 변환 메뉴는 머티리얼 파라미터로 변환이 가능한 노드에서만 표시된다.

팔레트에서 파라미터 추가하기

머티리얼 에디터의 팔레트 패널에서 Parameter를 검색하면 머티리얼 그래프에 추가할 수 있는 파라미터가 모두 나온다. 이중에 필요한 파라미터를 머티리얼 그래프에 드래그함으로써 머티리얼 파라미터를 추가할 수 있다.

우클릭 메뉴에서 파라미터 추가하기

머티리얼 그래프 빈 자리에 우클릭해서 뜨는 컨텍스트 메뉴에 Parameter를 검색해서 머티리얼 파라미터를 추가할 수 있다.

머티리얼 파라미터 이름 변경하기

머티리얼 파라미터의 이름은 매우 중요하다. 만약 C++ 코드나 블루프린트에서 머티리얼 파라미터의 값을 변경하고자 한다면 이 머티리얼 파라미터의 이름을 알고 있어야 하기 때문이다. 물론 여러개의 파라미터를 만들면 자동으로 Param, Param_1 같이 이름이 자동으로 지어지지만, 원활한 작업을 위해서는 파라미터의 이름을 명확하게 짓는것이 중요하다.

파라미터의 이름을 바꾸는 법을 배우기 전에 우선 머티리얼 그래프에 VectorParameter를 하나 추가하고 제일 위의 하얀색 소켓과 머티리얼의 베이스 컬러 소켓을 연결하자.

이 VectorParameter^[각주:1]는 머티리얼의 색상을 결정하는 파라미터로 사용할 것이다. 이 파라미터의 이름은 Color가 적당할 것이다. 그럼 이 파라미터의 이름을 Color로 바꾸는 방법을 배워보자.

방법 1. 머티리얼 파라미터의 이름 클릭

첫 번째 방법은 머티리얼 파라미터를 선택한 상태에서 파라미터의 이름을 클릭하는 것이다. 그러면 아래의 이미지와 같이 파라미터의 이름을 변경할 수 있게 된다.

방법 2. 디테일 패널에서 변경

두 번째 방법은 머티리얼 파라미터를 선택한 다음, 디테일 패널에서 Parameter Name을 변경하는 것이다.

파라미터의 이름을 변경하는 방법을 배웠으니 편한 방법을 선택해서 VectorParameter의 이름을 Color로 변경한다.

그 다음엔 ScalarParameter^[각주:2]를 두 개 만들고 이름을 각각 'Metallic', 'Roughness'로 정하고 메탈릭 소켓과 러프니스 소켓에 연결해주자.

머티리얼 파라미터 기본값 변경하기

표준 머티리얼에서는 머티리얼 파라미터의 기본값을 설정할 수 있다. 나중에 머티리얼 인스턴스를 처음 생성할 때, 머티리얼 파라미터의 기본값은 이것을 따르게 된다.

파라미터의 기본값은 머티리얼 파라미터 노드를 선택한 다음 디폴트 패널에서 수정할 수 있다.

표준 머티리얼에서의 Color 기본값은 {1.0, 0.5, 0.0, 0.0}으로 설정해주자.

기본값을 변경했다면, 상단의 메뉴바에서 적용 버튼을 누르고 저장 버튼을 누른 뒤, 머티리얼 에디터를 닫는다.

덤으로, 파라미터의 기본값을 변경했을 때 프리뷰에 적용되는 시간이 걸리고, 적용 버튼을 눌렀을 때 변경내용을 원본 머티리얼과 월드의 사용된 곳에 적용한다는 프로그레스바가 뜨는 것을 봤을 것이다. 지금은 머티리얼이 매우 간단하고 월드에 적용한 곳이 없어서 적용이 매우 빨랐지만, 복잡한 머티리얼이고 월드에 사용된 곳이 많았다면 이 적용되는 시간이 훨씬 길었을 것이다. 앞에서도 말했지만, 이러한 요소는 개발 시간을 소모하는 중요한 요소로 가능하다면 머티리얼 인스턴싱을 사용해서 개발 시간에 있어서 불필요하게 소모되는 시간을 줄여야 한다. 이것은 두 번 강조해도 모자람이 없는 일이다.

머티리얼 인스턴스(Material Instance)

머티리얼 인스턴스는 하나의 머티리얼을 부모로 상속받아서 그 부모 머티리얼의 구조대로 동작하되, 부모 머티리얼이 파라미터로 내어주는 부분을 수정해서 부모 머티리얼의 다양한 바리에이션을 만들어낼 수 있도록 하는 기능이다.

머티리얼 인스턴스 생성하기

머티리얼 인스턴스를 생성하기 위해서는 부모로 삼고자하는 머티리얼에 우클릭한 뒤 머티리얼 인스턴스 생성를 선택하면 된다.

머티리얼 파라미터 변경하기

머티리얼 인스턴스가 생성되고 나서 더블클릭해서 머티리얼 에디터를 열어보면 표준 머티리얼의 머티리얼 에디터와는 구성이 다른 것을 확인할 수 있다.

디테일 패널에서 부모인 TestMaterial 표준 머티리얼에서 파라미터로 공개한 파라미터들을 볼 수 있다. 각 파라미터의 앞에 있는 체크박스에 체크함으로써 해당 파라미터를 사용하고 수정할 수 있다.

Color 파라미터의 체크박스를 체크하고 값을 변경해보면 표준 머티리얼에서 값을 변경할 때와는 달리 리컴파일 없이 값을 빠르게 바꿀 수 있음을 확인할 수 있다.

콘스턴트 / 다이내믹 인스턴스

머티리얼 인스턴스 유형은 머티리얼 인스턴스 콘스턴트(Material Instance Constant), 머티리얼 인스턴스 다이내믹(Material Instance Dynamic) 두 가지가 있다.

머티리얼 인스턴스 콘스턴트(Material Instance Constant)

머티리얼 인스턴스 콘스턴트(MIC)는 실행시간 전에 한 번만 계산되는 머티리얼 인스턴스이다. 그렇기 때문에 게임플레이 도중에는 변경이 불가능하지만, 그 이상의 컴파일이 필요하지 않기 때문에 퍼포먼스 상에서의 이점이 있다.

머티리얼 인스턴스 다이내믹(Material Instance Dynamic)

머티리얼 인스턴스 다이내믹(MID)은 게임플레이 도중에 머티리얼 파라미터의 값을 계산하고 변경할 수 있는 머티리얼 인스턴스이다. 게임플레이 도중에 C++코드나 블루프린트 코드를 이용해서 머티리얼 파라미터의 값을 바꿀 수 있기 때문에, 캐릭터가 피격당했을 때 색깔이 바뀐다든지, 연속으로 발사해서 과열된 총열이 빨갛게 달아오르는 등의 연출을 사용한다든지 하는 다양한 연출을 할 수 있게 된다.

MID의 생성은 에디터가 아닌 C++ 코드나 블루프린트 그래프 내에서 이루어진다. Create Dynamic Material Instance 노드를 통해서 MID를 생성하고 Set Parameter Value 노드를 통해 파라미터들의 값을 변경할 수 있다.

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Translucent 모드에서 Metallic, Specular, Roughness 사용법

작성 기준 버전 :: 4.21.1

머티리얼을 제작할 때, 유리나 투명 플라스틱 같은 투명, 반투명 재질을 만들기 위해서 Translucent를 사용한다.

하지만 기본적인 Translucent 모드로 투명한 재질을 만들면 투명하고 굴절되는 재질이지만 어딘가 아쉬운 머티리얼이 만들어진다.

실제 유리를 보면 유리 위로 빛이 반사되어서 보이는 광택이 있다. 우리가 만드는 머티리얼에도 저러한 광택을 넣어주면 조금 더 그럴 듯해보이는 재질이 될 것이다.

이런 광택을 내기 위해서는 메탈릭과 러프니스을 적절하게 수정해주어야 하는데 기본적인 Translucent 에서는 이 두 개의 링크가 꺼져있다.

이 두 링크를 사용하기 위해서는 머티리얼 에디터의 디테일 패널에서 Translucency 카테코리의 Lighting Mode 프로퍼티를 Surface Translucency Volume으로 변경해야 한다.

이 부분의 경우 언리얼 문서에서는 TLM_Volumetric Non Direction에서 TLM_Surface로 변경하라고 되어 있는데, 버전이 바뀌면서 바뀐 것으로 보인다.

라이팅 모드 프로퍼티를 변경하면 메탈릭과 스페큘러, 러프니스가 사용할 수 있게 활성화 된다.

아래와 같이 머티리얼 그래프를 수정하면 반사와 광택이 추가되어서 좀 더 머티리얼이 유리처럼 보이게 된다.

하지만 이런 리플렉션이 적용된 반투명 오브젝트가 많이 배치되면 퍼포먼스 상의 문제가 발생할 수 있으니 적절한 사용이 필요하다.

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