게임 엔진에서 Bloom 빛 번짐 화사한 효과를 구현하는 원리

Bloom 효과 원리

항상 게임을 개발하거나 3D 장면, 렌더링을 구현할 때 크게 관심을 가졌던 기능이 Bloom이었다. 이 기능은 특정 부분이 밝게 번져 보여 조금 더 화사시한 효과를 낸다. 특히 이 기능은 특정 장면에서 분위기를 강조하고 고조되는 효과를 내기도 한다.

대부분의 게임 개발 소프트웨어 및 렌더링 소프트웨어에는 Bloom 효과가 제공되지만, 이 효과도 여러 수단과 이유를 통해 구현되기 때문에 구현되는 원리, 과정을 확실하게 알아두는 것이 좋다.

특히 이러한 Bloom 처리는 포스트 프로세싱 단계에서 처리되기 때문에, 메시 처리와는 직접적인 연관이 없고 각 메시의 쉐이더와도 직접적인 연관은 없다는 사실을 인지해야 한다.

포스트 프로세싱이란

포스트 프로세싱은 말 그대로 후처리라는 의미를 가진다.

기본적으로 2D 나 3D 에서 각 객체가 렌더링될 때 한 번에 렌더링되는 것이 아니라, 각 메시 별로 버텍스가 그려지고, 해당 버텍스안에 채워지는 쉐이더로 색상을 채우게 된다. 그러나 이 과정에서는 각 객체마다 별개로 색상이 칠해지기 때문에 메시 영역을 벗어난 바깥 영역에는 일절 관여할 수 없다. 즉 이 객체의 면을 나타내는 화면 픽셀에만 색상을 칠할 수 있기에, 빛이 강해 주변으로 빛이 새어 나가는 현상을 구현할 수 없다.

그렇기에 객체가 모두 그려지고 난 하나의 이미지를 이리저리 색상 보강을 하고 번짐 효과를 주고 하는 것이 바로 포스트 프로세싱이다.

Bloom 효과

결과적으로 현실 세계에서, Bloom 효과는 해당 물체에서 반사되는 빛이 너무 강해 그 주변까지 빛이 퍼져나가는 현상을 모방하는 것인데, 각 물체의 쉐이더는 물체의 면 색상만 렌더링하기 때문에 이를 구현할 수 없다.

따라서 원본 diffuse 및 라이팅이 적용된 색상으로 물체위에 렌더링을 한 뒤, 이를 최종적으로 총합한 이미지 한장 텍스처를 다시 읽어들여 Bloom 효과를 적용한 뒤 화면에 다시 덮어씌우는 것이다.

즉 위 텍스처가 기본 렌더링된 뒤, 이 텍스처를 그대로 가져와서 합성을 수행한다.

해당 부분의 텍스처에서 주변 영역의 블러와 섞어 Bloom 효과를 구현할 수 있다.

특히, Bloom 효과를 구현하기 위해 Blur를 적용한다.

위에 blur가 적용된 스크린 텍스처에 대해, 다시 일정 세기Intensity를 곱한다.

여기에 기존 원본 색상을 더한다.

꽤 느낌있는 Bloom 효과가 완성된 것을 알 수 있다.