베르의 프로그래밍 노트

Thread 

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스레드 생성 시 반복문의 인덱스를 매개변수로 받을 때

스레드(Thread)를 생성할 때, 반복문으로 여러 개의 스레드를 생성하면서 그 반복문의 인덱스를 매개변수로 전달하는 방법을 쓸 때가 있다.

class ThreadTestProgram

{

    public static int DeviceNum = 10;

 

    public static void Main(string[] args)

    {

        for (int i = 0; i < DeviceNum; i++)

        {

            new Thread(() => Run(i)).Start();

        }

    }

 

    public static void Run(int idx)

    {

        // 디바이스 인덱스에 따라서 스레드 별로 각 디바이스와 연결하는 작업...

        Console.WriteLine(idx);

    }

}

위의 예시 코드가 바로 그것이다. 여러 개의 디바이스에 연결해서 스레드로 작업을 처리해야 할 때의 코드인데, 스레드 함수에서는 반복문에서 디바이스의 인덱스를 전달받아서 연결하도록 설계된 코드이다.

물론 스레드이기 때문에 실행 순서 자체는 보장할 수 없지만, 적어도 각 스레드가 매개변수의 값으로 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9를 전달받는 것을 기대하고 설계된 코드라고 볼 수 있다.

하지만 실행결과를 보면 각 스레드가 전달받은 매개변수 값은 1, 2, 3, 4, 5, 5, 6, 8, 8, 10으로 0, 7, 9를 전달받은 스레드는 없고 5와 8을 전달받은 스레드는 두 개씩 있는 엉망진창인 상태인 것을 볼 수 있다.

이 상황이 의미하는 것은 스레드의 매개변수로 넣은 반복문의 인덱스 값이 스레드가 시작되기 전에 변경되면 스레드의 매개변수 값 역시 영향을 받는다는 것이다.

// int i = 0 -> 반복문에 사용될 인덱스 값 설정

for(int i = 0; i < DeviceNum; i++)

{// i < DeviceNum -> 인덱스 값이 반복문 내의 코드 블럭을 실행하기에 유효한지 검사

    new Thread(() => Run(i)).Start(); // 스레드 생성 

    // i 값이 증가하기 전에 스레드가 시작되면 원래 값이 들어간다.

}// i++ 값 증가 // i 값이 증가한 이후에 스레드가 시작되면 i + 1 값이 들어간다.

각 코드 진행 상황에 대한 해설을 달자면 위와 같다. i값이 증가한 이후에 스레드가 시작되는 것이 문제로 스레드가 시작되기 전까지 전달되는 값이 변하지 않을 것에 대한 보장이 필요한 상태이다.

이를 위해서 코드를 다음과 같이 변경해보자.

class ThreadTestProgram

{

    public static int DeviceNum = 10;

 

    public static void Main(string[] args)

    {

        for (int i = 0; i < DeviceNum; i++)

        {

            int idx = i; // i 값이 바뀌어도 상관없도록 임시 변수에 값을 전달하여 스레드의 매개 변수로 사용

            new Thread(() => Run(idx)).Start();

        }

    }

 

    public static void Run(int idx)

    {

        // 디바이스 인덱스에 따라서 스레드 별로 각 디바이스와 연결하는 작업...

        Console.WriteLine(idx);

    }

}

위의 임시 코드처럼 i의 값을 임시 변수에 전달해서 스레드에 매개변수로 전달하면 i값이 증가해도 idx의 값은 증가하지 않기 때문에 스레드가 실행될 때까지 값이 변조되지 않을 것이다.

실제로 코드를 컴파일해보면 실행순서는 섞여있지만 각 스레드가 디바이스 인덱스로 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9를 받은 것을 확인할 수 있다.

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Tutorial (7)

애니메이션

작성 기준 버전 :: 2018.3.2f1

[튜토리얼의 내용을 유튜브 영상을 통해서도 확인하실 수 있습니다.]

게임에서 캐릭터가 어떠한 동작도 하지 않고 가만히 멈춘 채로 플레이어가 입력하는 대로 움직이가만 한다면 그 게임은 과연 어떤 느낌일까? 아마 그것은 굉장히 기괴한 모습이거나, 게임이 완성되지 못한 느낌일 것이다. 이렇듯이 애니메이션은 게임에 생동감을 불어넣는 중요한 요소이다.

메카님(Mecanim)

유니티에서 지원하는 애니메이션 시스템을 유니티 측에서는 메카님이라고 이름을 붙였다. 이 메카님 시스템은 기본적인 애니메이션 기능은 물론 애니메이션 레이어, 애니메이션 블렌드, 애니메이션 리타게팅 등의 다양한 기능을 제공한다. 애니메이션과 관련된 고급 기능들은 이후에 다른 섹션을 통해서 알아보도록 하고 이번 섹션에는 메카님 시스템의 기초적인 애니메이션 기능을 알아보도록 하자.

애니메이션 클립과 애니메이터 컨트롤러(Animation Clip & Animator Controller)

유니티의 애니메이션 시스템은 해당 오브젝트가 어떻게 움직여야 하는지에 대한 정보들이 포함된 애니메이션 클립과 플로우 차트와 같은 방식으로 애니메이션 클립들을 구조화하여 현재 어떤 클립이 재생되어야 하고 언제 애니메이션이 변경되어야 하는지 등을 추적하는 상태머신 형태의 애니메이터 컨트롤러로 이루어진다.

애니메이터 컨트롤러와 애니메이션 클립의 아이콘 형태는 다음과 같다.

애니메이션 클립을 만드는 방법은 크게 두 가지가 있다. 첫 번째는 3ds Max나 Maya 같은 외부의 프로그램으로 애니메이션을 만들어서 임포트 하는 것이고, 다른 하나는 유니티에서 직접 애니메이션 키를 잡아서 클립을 만드는 것이다.

3ds Max 같은 외부 프로그램에서 애니메이션을 만들어서 임포트하는 방식은 3D 모델링의 애니메이션을 만들고자 할 때 주로 사용하며 유니티 엔진에서 직접 키를 잡아서 애니메이션 클립을 만드는 것은 비교적 간단한 애니메이션이나 UI 애니메이션을 만들고자 할 때 사용하는 빈도가 높다.

외부에서 만든 애니메이션 임포트하기

우선은 외부에서 만들어진 애니메이션을 임포트하는 방법을 배워보자. 연습용 애니메이션은 위의 첨부파일을 다운로드 받으면 된다. 다운 받은 압축파일의 압축을 해제하면 BoxMan@Run.FBX, BoxMan@Stand.FBX, BoxMan@Walk.FBX, BoxMan@Attack.FBX 네 개의 FBX 파일이 나올 것이다. 일반적으로 외부의 3D 모델링 프로그램을 통해 만들어진 애니메이션들은 FBX 확장자를 가진 것을 사용한다.

이렇게 받은 네 개의 파일을 유니티 엔진의 프로젝트 뷰로 드래그&드롭 한다. 그렇게 하면 네 개의 파일이 우리의 프로젝트에 포함되는 것을 확인할 수 있다.

임포트된 FBX 파일은 프로젝트 뷰에서 파란 직육면체에 종이가 붙은 아이콘으로 표현되며, 그 앞의 작은 삼각형을 클릭해서 접힌 부분을 열면 그 아래에 애니메이션 클립이 포함되어 있는 것을 확인할 수 있다.

이 FBX 파일을 선택한 상태로 인스펙터 창에서 애니메이션의 이름이나 길이, 반복 여부 등을 수정할 수 있다.

유니티 엔진에서 직접 애니메이션 클립 만들기

유니티 엔진에서 직접 애니메이션 클립을 만드는 방법을 배우기 위해서는 우선 씬에 애니메이션 클립을 만들 게임오브젝트 하나를 생성한다.

그리고 생성된 오브젝트를 선택한다. 

그 다음에 상단 메뉴바에서 Window>Animation>Animation을 선택하거나 Ctrl+6 단축키를 누르면 애니메이션을 수정할 수 있는 애니메이션 패널이 열린다.

아직 큐브에는 다른 애니메이션이 없기 때문에 애니메이션 클립을 생성하게 도와주는 Create 버튼만 보인다. 유니티 엔진에서 애니메이션 클립을 직접 만들기 위해서는 이 버튼을 사용하면 된다. 이 버튼을 클릭한다.

그러면 애니메이션 클립 생성 및 저장을 위한 대화상자가 뜨는데 CubeRotating.anim 이라는 이름으로 애니메이션 클립을 하나 생성하자.

애니메이션 클립이 생성되면 애니메이션 창에 타임라인이 표시된다.

이제 큐브가 회전하는 애니메이션을 추가하기 위해서 Add Property 버튼을 누르고 Transform 항목의 Rotation의 + 버튼을 눌러준다.

로테이션 프로퍼티가 추가되면 타임라인의 1초 지점을 클릭하고 Rotation.y 값을 360으로 설정한다.

그 다음 애니메이션 창의 재생 버튼을 눌러보면 화면에 배치된 큐브가 회전하는 것을 확인할 수 있다.

유니티 엔진에서 직접 만들어지는 애니메이션 클립은 대부분 이런 과정을 통해서 만들어지며 일반적으로 간단한 애니메이션이나 UI 애니메이션을 만들 때 사용되는 경우가 많다.

애니메이터 컨트롤러

애니메이션 클립에 대해서 설명했으니 이제 애니메이터 컨트롤러에 대해서 이야기할 차례이다. 앞서 이야기 했듯이 애니메이션 클립이 한 동작에 대한 애니메이션이라면 애니메이터 컨트롤러는 여러 애니메이션 클립을 모아서 오브젝트가 어느 시점에 어떤 애니메이션을 어떻게 재생할지 결정하는 역할을 한다.

애니메이터의 기본적인 구성요소는 스테이트(State), 트랜지션(Transition), 파라미터(Parameter) 이렇게 세 가지이다.

스테이트(State)

스테이트는 일반적으로 애니메이터에서 애니메이션 클립을 담고 있는 하나의 상태로, 지금 어느 애니메이션 클립이 재생되어야 하는가를 표현한다.

스테이트 중 하나를 클릭하여 선택하면 인스펙터 창에서 현재 선택된 스테이트의 정보를 확인하고 수정할 수 있다. 스테이트의 이름을 바꿀 수 있는 것은 물론이고 Motion 프로퍼티에는 현재 스테이트가 재생할 애니메이션 클립을 설정할 수 있고 Speed 프로퍼티를 통해서 애니메이션이 재생될 속도 역시 설정할 수 있다.

또한 위 예시 이미지에서 배치된 스테이트들은 애니메이터의 가장 기본적인 스테이트들로 스테이트당 하나의 애니메이션 클립을 담는다. 애니메이션 클립 하나를 담는 스테이트 이외에도 파라미터 값에 따라서 여러 애니메이션을 블랜딩해주는 블랜드 트리나, 여러 스테이트들을 담을 수 있는 서브-스테이트 머신이 있다. 추가적인 내용은 다른 파트에서 다루도록 하겠다.

특수한 스테이트

예시로 보여진 애니메이터 컨트롤러의 그래프를 보면 일반적인 노드는 회색의 사각형으로 표시되고 있는데, 그 외에 특별한 형태의 노드를 볼 수 있다. 

첫 번째는 엔트리(Entry)다. 엔트리는 애니메이션이 처음 시작될 때의 진입점을 의미한다.

이 엔트리에서 제일 처음으로 연결된 노드는 주황색으로 표시되며, 게임오브젝트가 활성화되어 애니메이션이 시작되면 이 주황색으로 표시된 애니메이션부터 재생이 시작된다.

노드를 기본 스테이트로 만들기 위해서는 기본 스테이트로 만들고자 하는 노드를 우클릭하고 [Set as Layer Default State] 항목을 선택하면 된다.

두 번째는 모든 스테이트(Any State) 노드이다. 이 노드는 애니메이터가 어떤 애니메이션을 재생하고 있는 상태이던 간에 트랜지션의 조건이 만족되면 무조건 다음 스테이트로 넘어가서 애니메이션을 재생하게 만든다.

예를 들어 캐릭터가 걷는 중이든, 가만히 서있는 중이든, 아니면 포션을 마시는 중이었든, 큰 데미지를 입어서 죽으면, 바로 Die 스테이트로 넘어가도록 하는 것이다.

마지막으로 엑시트(Exit) 노드이다. 엑시트 노드는 애니메이터의 흐름이 한 번 끝났음을 의미하고, 엑시트 노드를 통과하면 엔트리 노드로부터 다시 애니메이터의 흐름이 다시 시작된다.

파라미터(Parameter)

애니메이터의 파라미터는 한 애니메이션에서 다른 애니메이션으로 전환되는 조건이 되는 변수의 역할을 한다. Parameters에서 + 버튼을 누르면 추가할 파라미터의 종류를 선택할 수 있다. 파라미터의 종류로는 Float, Int, Bool, Trigger가 있으며 Float는 소수점을 나타낼 수 있는 실수, Int는 정수, Bool는 참/거짓을 표현하는 논리 변수이며, Trigger는 Set되면 True가 되고 해당 Trigger가 걸린 트랜지션을 통과하면 자동으로 False로 바뀌는 타입이다.

트랜지션(Transition)

트랜지션은 애니메이터에서 스테이트와 스테이트 사이를 이어주는 것이다. 스테이트 사이를 이어줄 때, 애니메이션이 어느 방향으로 흘러갈지 방향을 정할 수 있다. 그 외에도 트랜지션을 선택하면 인스펙터 창을 통해서 선택된 트랜지션이 실행될 조건이나, 한 스테이트에서 다른 스테이트로 넘어갈 때 애니메이션을 어떻게 블랜딩해줄 것인지 등을 설정할 수 있다.

이 외의 애니메이션과 관련된 포스트는 애니메이션 카테고리에서 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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