FPS 게임 개발자 통합환경
개발자 신용우
업데이트 날짜 2003.05.16
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이 프로그램은 퀘이크나 언리얼과 같은 3차원 게임을 개발하기 위해 제작한 게임 에디터입니다. 몇몇 사람들이 차라리 3D Studio Max를 쓰지 누가 이걸 쓰겠냐고 묻던데... Max랑 이거랑은 용도가 조금 다릅니다. 이 프로그램은 자체적으로 게임맵을 생성할 수 있습니다. 물론 Max로 만들면 됩니다. 그러나 주된 목적은 맵을 만드는 것이 아니라 게임을 위한 상호작용과 그와 관련한 모든 데이터의 생성을 자동화 하는데 있습니다. 그것도 또한 Max로 만들 수 있습니다. 모두 Max 플러그인으로 제작한다면 다 해결됩니다. 음... 괜히 만들었나...라는 생각도 들지만...국내에도 이런 게임 개발 자동화 도구가 하나쯤 있으면 어떨까 하는 생각으로 만들었습니다. 그럼 이 프로그램이 구체적으로 무엇을 할 수 있는지를 설명하겠습니다. Max와 같은 프로그램과 비교하시면 초라하기 그지없습니다만... 이건 혼자서 만든거고 그건 회사가 만든거니... 할말없음... 그저 너그럽게 봐주시면 좋겠습니다.
육면체, 오각기둥, 팔각기둥, 구, 토러스 등과 같은 기본적인 입체(Primitive)를 생성할 수 있습니다. 그리고 생성한 입체를 정점(Vertex)단위로 편집할 수 있습니다. 이는 맵을 자체적으로 생성하는데 없어서는 안될 기능입니다. 또한 눈금자를 통한 정확한 위치지정이 가능합니다. 눈금자는 맵을 구성하는 폴리곤의 간격이 벌어지는 것을 방지하는데 사용할 수 있습니다. 또한 입체의 정점(Vertex)을 자동으로 눈금자에 맞게끔 조절할 수 있습니다. 광원효과를 위한 폴리곤 방향벡터 조절기능을 지원합니다. 이 기능을 이용하여 경계면이 각지게 보이거나 부드럽게 보이는 정도를 제어할 수 있습니다. 만약 그래픽 디자이너가 Max에 익숙하다면 ASE 파일로 저장하여 통합환경에 불러올 수 있습니다.
생성한 입체에 대하여 자유로운 텍스쳐 맵핑이 가능합니다. 단일 입체에 대하여 여러개의 텍스쳐를 적용 할 수 있을 뿐만 아니라 멀티 텍스쳐를 적용 할 수도 있습니다. 텍스쳐 UV 좌표계 또한 자유롭게 조절 가능합니다. 그리고 UV 좌표를 자동으로 생성하는 기능을 추가하여 맵핑 시간을 단축할 수 있습니다. 단일 폴리곤에 적용한 여러개의 텍스쳐는 각각에 대하여 쉐이딩 방법과 에니에이션 정보를 따로 저장할 수 있으며 텍스쳐 쉐이더에서 보다 구체적으로 적용/편집 할 수 있습니다. 이를 응용하면 좀더 진보적인 쉐이딩 기법을 쉽게 적용할 수 있습니다. 예를 들면 다중 텍스쳐 정보가 필요한 범프맵핑, 다중 Enviroment 효과등에 사용할 수 있는 정보를 쉽게 생성하고 적용할 수 있습니다.
텍스쳐 쉐이더란 각각의 텍스쳐에 대한 쉐이딩 정보를 저장하여 게임에 적용하는 것을 의미합니다. 퀘이크 3에서 매우 화려한 텍스쳐 에니메이션과 블랜딩 효과를 볼 수 있는데 이는 텍스쳐 쉐이더를 잘 활용한 결과입니다. 텍스쳐 쉐이더는 텍스쳐 에니메이션 효과로 이동, 회전, 확대/축소, 여러장의 텍스쳐를 이용한 에니메이션, TILE, CLAMP, 환경맵등의 속성을 조절하거나 다중 텍스쳐가 효과적으로 결합할 수 있는 블랜딩 방법을 지정하는데 도움울 줍니다. 퀘이크에서는 텍스쳐 쉐이더 스크립트을 지원하지만 여기서는 보다 편리하게 각각의 제어 방법을 메뉴를 통해 지정할 수 있습니다.
통합 환경에서 자체적으로 베지어 곡면의 생성을 지원합니다. 퀘이크 3와 같은 게임은 게임내에 곡면을 처음으로 사용하였는데 이와 같은 게임을 만드는데 도움을 줄 수 있습니다. 이는 게임맵 데이터에 폴리곤이 아닌 곡면 정보를 저장하기 때문에 가능한 것입니다. 퀘이크3의 개발자들도 곡면 정보를 데이터화 하기 위해 자체적인 에디터를 개발하였습니다.
곡면의 강점은 실시간 LOD가 가능하다는데 있습니다. 폴리곤으로 곡면을 표현하고자 할 때 매우 많은 폴리곤을 사용해야 하므로 게임 효율이 떨어지는 결과를 초래합니다. 따라서 곡면 데이터를 게임상에서 폴리곤으로 실시간으로 변환하거나 아니면 LOD 세트를 미리 생성해서 사용하는 것이 바람직합니다. 실시간 곡면의 사용은 남의 이야기가 아닙니다. 실제로 최신의 비디오 카드는 실시간 곡면 랜더링을 하드웨어적으로 지원하며 게임에서의 곡면은 이미 보편화 되었다고 보아야 합니다. 이제 국내의 개발자들도 게임에 곡면을 사용하는 것을 적극적으로 고려해야할 때입니다.
[적은 폴리곤을 사용한 곡면]
[많은 폴리곤을 사용한 곡면]
이 프로그램은 입체와 입체 사이의 덧셈, 뺄셈과 같은 Boolean 연산을 지원합니다. 이를 이용하여 복잡한 입체를 보다 편리하게 생성할 수 있습니다.
[ CSG 연산을 하기위한 준비작업]
[Subtract CSG 연산 결과]
이 프로그램은 입체의 질감을 설정할 수 있습니다. 만들고자 하는 게임이 광원 효과를 지원하는 경우에 Diffuse, Specular, Emissive, Ambient 색상을 설정할수 있고 광원을 사용하지 않는 게임의 경우에는 각각의 Vertex에 색상을 설정할 수 있습니다. 또한 Alpha Blending 값을 조절하는 것도 가능합니다.
[입체에 재질감을 설정]
[입체에 재질 속성과 텍스쳐를 결합]
현재 개발이 진행중인 상당수의 게임은 실내 환경과 실외 환경을 결합하는데 초점을 맞추고 있습니다. 기존의 퀘이크나 언리얼과 같은 게임은 실내 환경의 표현에는 뛰어나지만 넓은 공간을 자유롭게 표현하지 못합니다. 반면 지형 엔진을 사용한 게임(예를 들면 Delta Force, Tribe, Black and White)은 넓은 지형을 표현할 수 있지만 반대로 실내 공간의 표현은 만족스럽지 못합니다. 실내와 실외를 결합하는 것은 말처럼 쉬운 작업이 아닙니다. 왜냐하면 두 개의 연관성이 없는 엔진을 자연스럽게 결합해야 하기 때문입니다. 처음에 통합환경을 설계할 때에는 지형 엔진을 고려하지 않았으나 최근 이와같은 경향을 반영하여 실시간으로 지형엔진과 실내 엔진을 결합을 수용할 수 있는 통합환경을 다시 개선하여 제작하였습니다. 통합 환경은 자체적으로 지형을 편집할 수 있는 방법을 제공합니다. 지형의 크기, LOD값의 조절, 지형 텍스쳐 맵핑, Height Map의 적용을 실시간으로 테스트 할 수 있을 뿐만 아니라 3차원 입체와 동시에 자연스러운 맵을 제작할 수 있습니다. 또한 지형에 대한 타일 맵핑을 지원하므로 다양한 텍스쳐를 구간별로 적용할 수 있습니다.
[Height Map을 이용한 지형의 생성]
아래 그림을 보면 통합환경 자체내에서 위치에 따른 LOD를 적용하는것을 알 수 있습니다. LOD의 중요한 문제점 중 하나는 LOD를 수행할 때 밸런실을 제대로 맞추지 못할 경우 어색한 팝업 현상이 나타난다는 것입니다. 물론 이를 막는 다양한 기법들이 있겠지만 간단하면서도 효율적인 방법은 맵에 따라 LOD의 레벨을 최적 설정하는것입니다. (물론 많은 폴리곤을 사용하면 팝업 현상이 눈에 띄게 줄겠지만....그럼 LOD가 의미가 없으므로 제외하고) 이처럼 통합환경은 일일이 게임을 실행시키지 않고도 맵의 최적 생성에 큰 도움을 줄 수 있습니다.
[적은 폴리곤을 적용한 지형]
[많은 폴리곤을 적용한 지형]
[지형의 실시간 편집]
통합환경을 이용하여 맵을 생성한 후 적절한 위치에 광원을 배치할 수 있습니다. 또한 각각의 광원에 대하여 다양한 속성을 제어할 수 있습니다. 광원은 정적광원과 동적 광원으로 구분하는데 정적 광원의 경우 사전계산을 통해 라이트맵으로 변환합니다. 정적 광원은 Diffuse와 Specular 값을 가질 수 있으며 HotSpot, Falloff 영역값, 그리고 점광원(Point Light)과 방향성 광원 (Directional Light)타입을 지원합니다. 동적 광원은 게임 클라이언트에서 실시간으로 계산되어 그때그때 필요한 라이트맵을 리얼타임으로 생성합니다. FPS 장르의 게임은 광원 효과를 Vertex Color에 의존하지 않고 라이트맵으로 변환하기 때문에 많은 광원을 배치해도 시스템에 부하를 주지 않습니다. 반면 동적 광원의 경우 부하를 많이 차지하므로 시기 적절한 경우에 한해 사용하는 것이 바람직합니다.
FPS 게임의 경우 직접적으로 카메라를 배치하는 경우는 드물지만 게임 시작전 오프닝에 리얼타임 에니메이션 데모가 필요하거나 게임 진행중 플레이어에게 어떤 단서를 제공할 때 강제 카메라 전환을 사용하는 경우가 종종 있습니다. 이런 경우 유용하게 사용할 수 있도록 적절한 위치에 카메라를 배치하는 방법을 제공합니다. 위치시킨 각각의 카메라는 키프레임 에니메이션을 적용 할 수 있으며 카메라에서 보는 시점이 3D 뷰에 동일하게 나타나므로 쉽게 편집할 수 있습니다.
게임 툴의 가장 기초적인 기능은 캐릭터나 아이템과 같은 게임에 필요한 요소를 적절한 위치에 배치하는 것입니다. 통합 환경은 이러한 캐릭터와 아이템과 같이 위치값이 필요한 모든 것을 동일한 형태의 아이템 타입으로 취급하며 각각의 아이템 타입에 대해 다른 속성을 할당할 수 있습니다. 이러한 속성은 게임에 따라 달라질 수 있으며 그때마다 통합환경을 쉽게 수정할 수 있도록 설계하였습니다. 또한 비슷한 속성을 가진 아이템 끼리 그룹을 지어 관리할 수 있어 레벨 디자이너가 보다 편리하게 사용할 수 있게 하였습니다.
게임의 상호작용을 위한 작동영역을 설정할 수 있습니다. 작동영역을 이용하여 동적인 게임 환경을 조성함으로써 플레이어는 쉽게 질리지 않고 깊이 게임 속으로 빠져들어 갈 것입니다. 작동 영역이란 말 그대로 3차원 Box영역을 의미합니다. 플레이어가 주어진 영역에 들어갔을 경우 영역의 속성에 따라 스크립터가 호출되어 환경에 변화를 주어 동적인 환경이 조성되는 것입니다. 이미 많은 게임에서 트리거 시스템을 스크립터와 결합하여 다양한 형태로 적용하여 사용하고 있습니다.
작동영역의 응용을 예를 들어 설명하자면...
1. 위험한 지역으로 들어갈 경우 = 배경음악이 바뀜, 경고문을 화면에 표시함.
2. 분명히 없었는데 갑자기 뒤에서 나타나는 괴물
3. 특정 아이템을 먹었더니 방의 불이 모두 꺼지고 괴물이 나타남.
4. 문으로 들어갔더니 왔던 문이 닫히고 열리지 않음.
5. 다양한 함정들...
등등... 많은 부분에서 사용할 수 있습니다.
통합환경을 이용하여 게임 맵을 완성하였을 경우 이를 게임 클라이언트에서 직접 사용할 수 있는 데이터를 생성할 수 있습니다. 클라언트용 데이터는 통합환경의 강력한 사전 계산 기능(Pre-Caulation)을 통해 BSP/PVS/LIGHTMAP에 이르는 복잡한 계산 결과를 미리 완료하고 그 결과만을 저장하는 것을 의미합니다. 이러한 계산 결과는 게임의 실행속도를 향상시키며 그래픽의 질을 향상시킬 수 있습니다. 현재의 통합환경은 맵을 구성하는 삼각 폴리곤(Triangle Polygon)을 n개의 꼭지점을 가지는 다각형으로 변환한 후에 Solid Leaf BSP를 생성합니다. 생성한 BSP 트리를 이용하여 각각의 Leaf를 분할하는 Potal Polygon을 생성합니다. 그런후 Potal Polygon과 Leaf의 연결성을 조사하여 PVS를 생성합니다. 이 과정은 복잡한 연산을 반복적으로 수행하므로 계산 시간이 많이 필요합니다. 마지막으로 각각의 광원 정보를 바탕으로 폴리곤에 대한 LIGHTMAP을 생성합니다. 통합 환경을 이용하면 각각의 사전 계산 작업을 자동화 할 수 있으므로 게임의 개발 기간을 단축시키는 효과를 가져올 수 있습니다.
움직이는 문, 조건에 따라 변화하는 환경 등을 표현하기 위해서 기본적인 에니메이션 기능을 지원합니다.일단 단일 객체에 대한 이동, 회전을 지원하며 Hierarch Animation은 지원하지 않습니다. 따라서 캐릭터 에니메이션과 같은 복잡한 움직임은 표현할 수 없습니다. 결국 통합환경 내에서는 맵의 동적인 환경을 조성하는 간단한 트리거 시스템과 에니메이션 만을 지원함을 의미합니다. 캐릭터 에니메이션에 관한 자료는 허영준님의 개발사이트를 추천합니다.
제작 게임에 따라 개발자와 맵 디자이너가 필요한 게임 속성을 자유롭게 추가/삭제/변경할 수 있는 인터페이스를 제공합니다. 사용법은 비주얼 베이직처럼 속성 편집이 매우 간단하며 각각의 객체에 대한 User Property를 쉽게 추가할 수 있습니다. 이는 게임 개발과 설계에 필요한 속성을 미리 제어할 수 있을 뿐만 아니라 레벨 디자이너의 역할을 구분하고 역동적인 상호작용을 보다 쉽게 적용할 수 있음을 의미합니다.
하나의 게임을 완성하기 위해서는 매우 많은 리소스가 필요합니다. 단일 게임 맵을 제작한다 해도 적게는 수십개, 많게는 수백개의 텍스쳐를 사용하며 등장하는 캐릭터나 아이템의 종류도 매우 다양할 것이고 사운드 파일도 많이 사용할 것입니다. 이 많은 파일을 모두 따로따로 저정하는 것은 게임의 로딩 속도를 느리게 할 뿐만 아니라 파일 관리에 있어서도 비효율적입니다. 또한 유저가 게임을 설치할 때 수없이 많은 파일을 본다면 황당할 것입니다. 따라서 상당수의 게임들이 부분적으로 가상 파일 시스템을 이용하고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 통합환경은 자체적으로 VDK 가상 파일 시스템을 사용합니다. 이 파일 시스템은 단순 비트맵 저장 뿐만 아니라 디렉토리 기능과 읽고 쓰기가 가능한 구조입니다. 게임 개발자는 가상 파일 시스템을 쉽게 관리하고 파일을 추가/삭제 할 수 있습니다. 그리고 쓰기 기능도 가능하므로 이후에 쉽게 게임 업데이트를 하실 수 있습니다. 이 시스템을 이용하면 많은 파일을 억세스할 때 로딩/탐색 시간을 절약하는 효과를 가져올 수 있습니다.
유연성 있는 게임 개발을 위해 스크립트 엔진을 탑재 준비중입니다. 통합 환경이 보다 보편성 있는 게임 개발 도구로 만들어 지도록 노력하겠습니다.