경일게임아카데미 멀티 디바이스 메타버스 플랫폼 개발자 양성과정 20220720 2022/04/04~2022/12/13

Jinho Lee·2022년 7월 20일
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수업 일기 - 경일게임아카데미 멀티디바이스 메타버스 플랫폼 개발자 양성과정

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경일 메타버스 20220720 16주차 3일 수업내용. 유니티 & C# - 좀비 서바이버 : 라이팅, 3D 모델, 애니메이터, 시네머신, 인터페이스, 파티클 시스템, 스크립터블 오브젝트, 특성, 리플렉션

정리

라이트

  • 라이트 연산은 굉장히 비싼 연산이다. 그래서 웬만하면 라이팅 정보를 저장해 놓는다. 즉, 미리 연산한다. => 라이트맵(Light Map)

  • 글로벌 일루미네이션(GI; Global Illumination) : 간접광 계산

  • 유니티에서 제공하는 라이트 종류

    • 점(Point) : 구형 조명

    • 스팟(Spot) : 원뿔형 조명

    • 직사광(Directional) : 태양광

애니메이션

  • 레이어를 여러 개 사용해서 동시에 여러 상태를 한꺼번에 표현할 수 있었음.

    • 위에서부터 아래로 차례대로 오버라이딩

    • 오버라이딩을 하기 위한 아바타 마스크

  • 자연스러운 애니메이션을 위해 블렌드 트리를 사용할 수 있다.

  • 휴머노이드 릭(Humanoid Rig)

    • 리깅(Rigging) : 3D 모델의 골격과 움직임을 정의하는 조인트(관절) 계층 구조를 만드는 것

    • 사람 형태의 모델은 휴머노이드 릭을 사용한다.

      • 휴머노이드 릭을 사용하기 때문에 모델의 골격이 달라도 리타게팅(Retargetting)하여 애니메이션을 재사용할 수 있다.

시네머신

  • 자연스러운 카메라 연출을 위한 패키지

  • 브레인 카메라(Brain Camera)와 가상 카메라(Virtual Camera)로 나뉨

    • 브레인 카메라(Brain Camera) : 모니터로 화면을 송출하는 역할

    • 가상 카메라(Virtual Camera) : 카메라 연출에 필요한 데이터를 저장

최적화

  • Vector나 Quanternion 사용 시 연산 순서에 주의해서 식을 작성해야 한다.

인터페이스

  • 객체 지향 프로그램에서 메시지를 정의할 수 있는 도구

  • 인터페이스는 여러 개를 구현할 수 있다.

  • 인터페이스를 상속한다면 반드시 해당 인터페이스에 정의된 메시지를 재정의해야 한다.

  • 인터페이스를 활용해 코드 간(객체 간) 결합도를 낮출 수 있다. => 느슨한 커플링(Loose Coupling)

파티클 시스템

  • 어떤 형태가 고정되지 않은 동적 오브젝트를 표현하려면 파티클 시스템을 이용하면 된다. Ex. 불, 물, 연기 들

스크립터블 오브젝트

  • 여러 데이터를 저장할 수 있는 데이터 컨테이너

  • 유니티 에디터 상에서 데이터를 수정할 수 있음.

  • 프로그램에서 데이터 사본은 딱 하나만 생성됨. 즉, 각 인스턴스마다 데이터를 들고 있지 않음.

  • ScriptableObject를 상속하면 스크립터블 오브젝트를 생성할 수 있다.

리플렉션과 특성

  • 리플렉션(Reflection)은 동적으로 타입에 대한 정보를 제공하는 시스템으로 GUI 툴을 만들 때 유용함

  • 특성(Attributte)은 C# 언어의 구성 요소 중 하나로 클래스, 메소드, 필드 등의 요소에 대한 메타데이터(추가 정보)를 제공하는 특수한 클래스

    • Attributte를 상속하면 특성을 만들 수 있다.

라이트

라이트맵(Lightmap)

  • 오브젝트가 빛을 받았을 때 어떻게 보일지 미리 그려둔 텍스처

  • 라이팅(빛을 쬐는 효과)은 연산 비용이 비싸기에, 라이트맵을 미리 구워둠으로써 실시간 연산량을 줄인다.

  • 글로벌 일루미네이션(Global Illumination)
    물체의 표면에 직접 들어오는 빛뿐만 아니라 다른 물체의 표면에서 반사되어 들어온 간접광까지 표현, GI

    • 매우 높은 처리량을 요구하여 최신 PC 성능으로도 완전한 실시간 GI는 사용하기 힘들다.
      사용하더라도 여러 제약과 대안을 함께 사용.

    • 실시간 글로벌 일루미네이션

      • 빛의 세기와 방향 등이 달라졌을 때 그 변화를 간접광에 실시간으로 반영

      • 라이트맵을 여러 방향에 대해 생성해, 여러가지 경우에 대한 빛의 예상 반사 방향과 광원의 예상 이동 경로 등 정보를 미리 계산해 저장한다.

      • 미리 계산했기에 게임 도중 빛의 방향이 달라져도 간접광을 적은 비용으로 추측할 수 있으며, 광원의 변화를 실시간으로 간접광에 반영할 수 있다.

      • 이처럼 미리 계산은 하기에, 미리 계산된 실시간 GI(Precomputed realtime GI)라고도 부른다.

    • 베이크된 글로벌 일루미네이션

      • 고정된 빛에 의한 간접광들을 라이트맵으로 구워 게임 오브젝트 위에 입힌다.

      • 반영된 간접광 효과는 게임 도중에 실시간으로 변하지 않는다.

      • 실시간 글로벌 일루미네이션보다 표현의 질과 런타임 성능이 더 좋다.

      • 빛이 게임 도중에 달라져도 간접광에 반영되지 않는다.
        ⇒ 이질감

유니티에서 제공하는 라이트 종류

  • 점(Point) : 구형 조명

  • 스팟(Spot) : 원뿔형 조명

  • 직사광(Directional) : 태양광

1. 플레이어 캐릭터 준비

3D 모델

  • 3D파일 파일 포맷 : .fbx 등등

  • Rigidbody → Angular Drag : 각 항력. 회전에 대한 마찰력.

애니메이터

블렌드 트리(Blend Tree) :

  • 여러 애니메이션 클립을 파라미터 값에 따라 적절히 혼합하는 모션

애니메이터 레이어

  • 유한 상태 머신은 하나의 상태만 현재 상태가 될 수 있다.

  • 여러 개의 유한 상태 머신을 병렬로 실행

    ⇒ 여러 상태를 현재 상태로 중첩되게 할 수 있다.

    ⇒ 애니메이터 레이어를 여러 개 사용하여 여러 애니메이션 상태를 오브젝트 하나에 중첩한다.

  • 각 레이어에서 애니메이션이 위에서 아래 순서로 덮어쓰기(Override) 되어 재생된다.

  • 레이어를 나누는 이유는 더 적은 애니메이션 클립으로 다양한 경우에 대응하기 위함이다.

아바타 마스크(Avatar Mask)

  • 휴머노이드 릭(Humanoid Rig)

  • 리깅(Rigging) :
    3D 모델의 골격과 움직임을 정의하는 조인트 계층 구조를 만드는 것

  • 같은 타입(ex. 휴머노이드)으로 리깅된 3D 모델은 체형이 달라도 애니메이션 클립이 호환된다.

    ⇒ 리타게팅(Retargetting)

  • mixamo.com :
    휴머노이드 릭의 애니메이션 다운로드 사이트

  • 아바타 마스크

    • 레이어별로 부위를 다르게 적용하기 위한 구분

2. 플레이어 이동 구현

연산 관련 최적화 팁

  • 결과는 같아도, 연산의 순서에 따라 사용 자원이 달라질 수 있다
    //ex
Vector3 offset1 = transform.forward * MoveSpeed * Time.fixedDeltaTime * _input.MoveDirection;
 // Vector 연산 3번
 // Vector3 * float => Vector3
 // Vector3 * float * float => Vector3 * float => Vector3
 // Vector3 * float * float * float => Vector3 * float * float => Vector3 * float => Vector3
 
Vector3 offset2 = MoveSpeed * Time.fixedDeltaTime * _input.MoveDirection * transform.forward;
 // 최적화 : Vector 연산 1번
 // float * float * float * Vector3 => float * float  * Vector3 => float * Vector3 => Vector3

시네머신(Cinemachine)

  • https://docs.unity3d.com/kr/current/Manual/com.unity.cinemachine.html

  • 카메라의 움직임을 손쉽게 제어하는 유니티 공식 패키지

  • 여기서 다루는 내용은 극히 일부이다. 연출을 더 적극 활용하려면 추가로 공부하자.

  • 시네머신이 제공하는 카메라

    • 브레인 카메라(Brain Camera)

      • 게임 월드를 촬영하는 진짜 카메라, 씬에 하나만 존재

    • 가상 카메라(Virtual Camera)

      • 씬에 여러 개 존재

      • 설정을 저장하고 브레인 카메라가 이 중 하나를 골라 현재 활성화된 카메라로 이용

      • 브레인 카메라가 그 위치로 이동해 설정을 모두 자신의 설정으로 사용한다.

      • 추적의 세기 조절 - 에임(Aim)

      • 데드존(Dead Zone) :
        목표가 화면의 데드존에 있는 동안 카메라는 움직이지 않는다.

      • 소프트존(Soft Zone) :
        목표가 화면의 소프트존에 있다면 목표가 화면의 조준점(Aim)에 오도록 카메라가 부드럽게 움직인다.
        목표는 소프트존을 벗어나지 않는다.

      • 하드 리밋(Hard Limits) :
        목표가 화면의 소프트존을 벗어나 하드 리밋에 도달하려 한다면 목표가 화면의 조준점(Aim)에 오도록 카메라가 빠르게(격하게) 움직인다.
        따라서 목표는 소프트존을 벗어나지 않는다.

      • 설정

        • 시야각(Field of View, FOV) :
          카메라가 한 번에 볼 수 있는 각도.
          줄이면 좁은 영역을 보게 되므로 줌인 효과가,
          넓히면 넓은 영역을 보게 되므로 줌아웃 효과가 나타난다.

인터페이스(Interface)

  • 외부와 통신하는 공개 통로이자, 통로의 규격

  • 메시지를 정의하는데 사용된다.

    • 이를 통해 결합도를 메시지 수준으로 낮춘다.
      ⇒ 느슨한 커플링(Loose Coupling)

  • C#의 클래스는 다중 상속을 지원하지 않는다
    ⇒ 인터페이스에 대해서는 예외이다.
    인터페이스는 한번에 여러 개 구현할 수 있다.

  • 인터페이스의 메소드는 선언만 존재하고, 구현은 상속 받는 클래스에 맡긴다.
    이때, 구현은 public으로 해야한다.

public interface IFlyable
{
    void Fly();
}

public interface IWalkable
{
    void Fly();
}

public class Bird : IFlyable, IWalkable
{
    public void Fly()
    {
        // fly
    }

    public void Walk()
    {
        // walk
    }
}

3. 총 게임 오브젝트 준비

  • Line Renderer :
    두 점을 잇는 선을 그리는 컴포넌트

파티클 시스템

  • https://docs.unity3d.com/kr/current/Manual/ParticleSystems.html

  • 파티클이라고 부르는 매우 작은 이미지나 메시를 시뮬레이션하고 렌더링하여 시각 효과를 생성한다.

  • 시스템의 각 파티클은 효과의 개별 그래픽 요소를 구현하고,
    시스템은 모든 파티클을 종합적으로 시뮬레이션하여 완성된 효과를 구현한다.

  • 파티클 시스템은 불, 연기, 액체 등과 같은 동적 오브젝트를 구현할 때 유용하다.

    • 이러한 오브젝트는 메시(3D)나 스프라이트(2D)로 묘사하기 어렵다.
      메시와 스프라이트는 솔리드 오브젝트를 묘사하는 데 유용

스크립터블 오브젝트(ScriptableObject)

  • https://docs.unity3d.com/kr/current/Manual/class-ScriptableObject.html

  • Unity 2019 버전부터 나온 클래스

  • 클래스 인스턴스와는 별도로 대량의 데이터를 저장하는 데 사용할 수 있는 데이터 컨테이너

  • 값의 사본이 생성되는 것을 방지하여 프로젝트의 메모리 사용을 줄이는 것
    ⇒ 프로젝트의 공용 데이터

  • 연결된 MonoBehaviour 스크립트에 변경되지 않는 데이터를 저장하는 프리팹
    이 있는 프로젝트의 경우 유용

  • ScriptableObject를 이용하여 데이터를 저장한 후 모든 프리팹의 레퍼런스를 통해 접근 가능
    ⇒ 메모리에 데이터 사본을 하나만 저장한다

  • 게임 오브젝트에 연결할 수 없으며 대신 프로젝트의 에셋으로 저장해야 한다

사용

  • 에디터 세션 동안 데이터 저장 및 보관

  • 데이터를 프로젝트의 에셋으로 저장하여 런타임 시 사용

유용

  • 여러 오브젝트가 공유하여 사용할 데이터를 에셋 형태로 분리

  • 데이터를 유니티 인스펙터 창에서 편집 가능한 형태로 관리

특성(Attribute)

[CreateAssetMenu(menuName = "Scriptable/GunData", fileName = "Gun Data")]
public class GunData { }

리플렉션(Reflection)

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