C++ , 언리얼

오늘은 처음 C++과 언리얼이 어떤 관계인지 알아보았다. 저번에 인생 첫 게임을 만들었을 땐 블루프린트를 활용해서 만들었었는데 C++을 배운 현재는 어떤 모습으로 게임을 만들어 나갈 수 있을지 사뭇 긴장되고 설렌다. 그러나 여전히 C++의 실력이 부족한 상태이므로 C++ 공부도 병행하면서 최대한 원하는 바를 구현할 수 있게 해 나가겠다.

우선 오늘은 언리얼에서 Game - 1인칭 시작에디터를 포함하여 프로젝트를 만들었다. 그리고 C++을 체크하고 시작하는 순간 기본 컴파일러로 설정되어 있던 VS 2022가 같이 켜지며 코드의 무리가 주르륵 나왔다.

프로젝트 구조 이해

우선 VS에서 내가 만든 프로젝트에 총 5개의 폴더가 보였다. 각각의 역할을 정리 해보자면

1. Engine 폴더

• 역할 : 엔진 자체의 코드와 리소스를 포함한다. 엔진의 코어 기능, 셰이더, 렌더링 시스템, 물리 엔진, 그리고 편집기와 관련된 모든 파일이 들어 있다.

• 주요 내용 :

  • Binaries : 엔진 실행 파일과 관련 바이너리 파일너리 파일
  • Config : 엔진 전반적인 설정 파일
  • Content : 엔진 기본 콘텐츠(예: 머터리얼, 파티클, 텍스쳐)
  • Source : 엔진 소스 코드

• 언리얼 엔진을 커스터마이징하거나 엔진의 소스 코드를 직접 수정해야 할 경우 사용된다.

2. Game 폴더

• 역할 : 사용자가 생성한 게임 콘텐츠와 코드를 포함하는 게임 프로젝트의 핵심 폴더이다.
• 주요 내용 :
  • Source : 게임의 C++ 코드와 모듈 파일
  • Content : 게임에서 사용하는 에셋(머터리얼, 모델, 블루프린트 등)
  • Config : 게임 고유의 설정 파일
• 게임 프로젝트를 개발할 때 대부분의 작업이 이 폴더 안에서 이루어진다. 기본적으로 Content 폴더는 언리얼 에디터에서 가장 많이 다루게 된다.

3. Visualizers 폴더

• 역할 : 디버깅 및 프로파일링 도구와 관련된 시각화 정보를 저장한다.
  이 폴더는 언리얼 엔진이 실행 중에 게임 상태나 성능을 분석할 수 있도록 데이터를 제공한다.
  .natvis 파일이 포함돼 있다. 이 파일은 VS에서 객체와 데이터를 보여주기 위해 XML 문법을 기반으로 작성돼 있으며, .natvis 파일을 수정해 데이터 시각화를 커스터 마이징할 수 있다.
• 주요 내용 :
  • 시각화 플러그인 또는 디버그 정보를 생성하고 표시하는 데 사용되는 리소스
  • 예를 들어, Blueprint Debugger나 Performance Visualizer와 같은 툴과 관련된 리소스가 포함될 수 있다.
• 성능 최적화 작업을 진행하거나, 런타임 상태를 디버깅할 때 주로 사용된다.

4. Programs 폴더

• 역할 : 엔진에서 사용하는 추가 프로그램 및 유틸리티가 포함되어 있다.
  주로 빌드 시스템, 에디터 도구, 또는 자동화된 워크플로우와 관련된 도구들이 위치한다.

• 주요 내용 :

  • UnrealBuildTool : 엔진 및 프로젝트를 빌드하는 데 필요한 툴
  • AutomationTool : CI/CD 작업이나 빌드 프로세스를 자동화하는 스크립트와 도구
  • ShaderComileWorker : 셰이더 컴파일 작업을 분산 처리하는 데 필요한 유틸리티

• 프로젝트를 컴파일하거나, 빌드 파이프라인을 설정할 때 사용된다. 엔진 소스 빌드 환경에서 주로 필요하다.

5. Rules 폴더

• 역할 : 빌드 프로세스에서 특정 모듈이나 플러그인의 규칙(빌드 설정)을 정의하는 파일을 포함한다.
  각 모듈의 빌드 설정, 의존성 관리, 타겟 지정 등을 제어한다.

• 주요 내용 :

  • .Build.cs 파일들 : 빌드 시 어떤 모듈과 라이브러리를 사용할지 정의
  • 프로젝트에 포함된 플러그인이나 커스텀 모듈의 빌드 규칙

• 커스텀 플러그인, 모듈, 또는 프로젝트 특화 빌드 설정을 수정하거나 추가할 때 필요하다.

정리

이 다섯 개의 폴더는 각각 다른 목적에 맞춰 존재하며, 다음과 같은 방식으로 상호작용한다.

• Engine 폴더는 엔진의 기본 동작을 제공하고,
• Games 폴더는 게임 프로젝트의 콘텐츠와 코드를 포함하며,
• Visualizers 폴더는 디버깅과 성능 분석을 돕고,
• Programs 폴더는 빌드와 관련된 도구를 제공하며,
• Rules 폴더는 빌드 규칙과 모듈 의존성을 관리한다.

이 폴더들은 엔진을 소스 코드 형태로 사용하거나 고급 기능을 사용하는 경우에 유용하며, 일반적인 게임 개발의 경우 Games 폴더에만 주로 작업하게 된다.

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게임 개발의 기본적인 흐름

게임 개발에서 기본적인 흐름인 게임 초기화, 게임 루프, 게임 종료는 모든 게임의 핵심이다. 이 단계들은 게임이 실행되는 동안 시스템의 주요 구조를 정의한다.

1. 게임 초기화(Game Initialization)

• 개념 :
  게임이 실행되면 가장 먼저 환경 설정과 리소스로드가 이루어지는 단계이다. 이 단계는 시스템의 준비 작업을 수행하고, 이후 게임 루프가 제대로 작동하도록 설정한다.
• 주요 작업 :
  • 시스템 초기화 : 그래픽, 사운드, 네트워크, 입력 장치 등의 시스템을 초기화
  • 리소스 로드 : 모델, 텍스처, 오디오 파일 등의 에셋을 메모리에 로드
  • 게임 상태 설정 : 초기 게임 상태를 정의(예: 플레이어 위치, 맵 로드)
  • UI 준비 : 메뉴, 로딩 화면, HUD 등을 준비
• 언리얼 엔진에서의 처리
  언리얼 엔진에서는 초기화 단계가 여러 시스템과 클래스에 의해 자동으로 처리된다.
  • GameInstance :
    • 언리얼에서 게임 초기화 로직은 GameInstance 클래스에서 많이 처리된다.
    • GameInstance는 게임의 전역적인 상태화 초기화 과정을 관리하며, 게임 실행 중에도 지속적을 유지된다.
  • Level Streaming :
    • 언리얼은 레벨 데이터를 레벨 스트리밍 방식으로 효율적으로 로드한다.
    • 이 과정에서 레벨이 메모리에 로드되며, 월드의 객체들이 생성된다.
  • Engine 초기화 :
    • 언리얼 엔진은 내부적으로도 그래픽 드라이버, 입력 장치 등 다양한 하위 시스템을 자동으로 초기화한다.
    • UEngine 클래스와 그 하위 시스템(UGameEngine, USkeletalMesh, 등)이 초기화를 담당한다.
      
      

2. 게임 루프(Game Loop)

• 개념 :
  게임 실행의 중심. 프레임 단위로 반복되며, 게임의 모든 동작을 처리한다.
  게임 루프는 일반적으로 다음과 같은 순서로 이루어진다.

1. 입력 처리 : 사용자의 입력(키보드, 마우스, 컨트롤러 등)을 감지
2. 업데이트 : 게임 상태(물리, AI, 캐릭터 이동 등)를 업데이트
3. 렌더링 : 화면에 그래픽을 그려 현재 상태를 시각적으로 표현

• 주요 작업 :
  • Input Handling : 입력을 감지하고, 해당 데이터를 게임 로직에 전달
  • Game Logic : NPC, 플레이어, 아이템 행동과 상호작용 처리
  • Physics Update : 물리 연산(충돌 감지, 캐릭터 이동 등)
  • Rendering : 화면에 현재 상태를 그리기 위해 GPU 명령 실행
  • Audio Update : 사운드 출력을 갱신
• 언리얼 엔진에서의 처리
  언리얼 엔진은 자체적으로 강력한 게임 루프 구조를 가지고 있다. 게임 루프는 엔진의 코어에 의해 처리된다.
  • Game Framework :
    • 언리얼의 핵심 GameMode 클래스는 게임 루프에서 전체적인 규칙을 정의한다.
    • PlayerController, Pawn, Actor와 같은 클래스들이 서로 상호작용하며 게임 로직을 처리한다.
  • Tick Function :
    • 언리얼의 Tick 함수는 모든 액터가 매 프레임 업데이트되도록 설계되어 있다.
    • 각 액터에서 특정 작업(예: 이동, 애니메이션)을 처리하는 로직을 구현할 수 있다.
    • Actor::Tick(float DeltaTime)은 각 프레임에서 호출되며, DeltaTime을 사용해 시간 기반 연산을 수행한다.
  • Rendering Pipeline :
    • 언리얼은 Render Thread와 Game Thread를 분리하여 렌더링과 게임 로직을 병렬로 처리Render Thread와 Game Thread를 분리하여 렌더링과 게임 로직을 병렬로 처리
  • Physics System :
    • 내장된 PhysX 또는 Chaos 물리 엔진을 사용하여 충돌, 물리 기반 시뮬레이션을 처리
      
      

3. 게임 종료(Game Termination)

• 개념 :
  게임을 종료하는 단계로, 이 단계에서는 모든 리소스를 정리하고 메모리를 반환하여, 저장 작업을 처리한다.

• 주요 작업 :

  • 게임 상태 저장 : 플레이어의 진행 상황(세이브 데이터) 저장
  • 리소스 해제 : 메모리에 로드된 에셋, 텍스처, 사운드 등 해제
  • 시스템 종료 : 네트워크 연결 종료, 그래픽 시스템 해제
  • 종료 처리 : 에플리케이션 종료 및 프로세스 정리

• 언리얼 엔진에서의 처리
  언리얼은 Garbage Collector와 같은 메모리 관리 시스템을 통해 리소스를 정리하며, 시스템 종료를 처리한다.

  • GameInstance 종료 : GameInstance::Shutdown을 통해 게임 전체의 전역 상태를 정리
  • Level Unload : 종료 시 레벨 언로드 및 액터 메모리 정리
  • Garbage Collector : 언리얼의 GC 시스템은 사용하지 않는 오브젝트를 정리하며, 게임 종료 시 자동으로 실행된다.
  • 엔진 종료 : UEngine::Shutdown을 통해 언리얼 엔진의 모든 하위 시스템을 정리하고 종료한다.

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언리얼의 구조와 게임 루프 연결

언리얼 엔진의 게임 실행 과정은 다음과 같이 구성된다.

1. 시작
   UEngine::Init() --> GameInstance::Init() --> 첫 레벨 로드

2. 루프

• 게임 루프는 엔진의 Tick 함수에서 동작한다.
  • GameMode::Tick()
  • Actor::Tick()
• 게임 로직과 렌더링, 물리 계산이 각 스레드에서 동작

3. 종료
   GameInstance::Shutdown() --> UEngine::Shutdown() --> 애플리케이션 종료

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정리

• 게임 초기화 : 리소스 로드 및 환경 설정 (GameInstance, Engine 초기화)
• 게임 루프: 매 프레임마다 입력, 업데이트, 렌더링을 반복(Tick, GameMode, Actor)
• 게임 종료: 상태 저장, 리소스 해제, 시스템 정리(GameInstance::Shutdown, Garbage Collector)

언리얼 엔진은 이런 단계를 엔진 내부에서 대부분 자동으로 처리하며, 개발자는 GameMode, PlayerController, Actor와 같은 클래스에 로직을 구현하는 데 집중하면 된다.

참고문헌 :
1. https://dev.epicgames.com/community/unreal-engine/learning?types=course&languages=ko-kr 언리얼 공식 홈페이지
2. C++ 스크립트를 활용한 언리얼 엔진5 게임 개발 - 젠유 조리 리 지음