게임제작개론 : #6 게임 시스템 구조에 대한 이해

게임제작개론 : #6 게임 시스템 구조에 대한 이해 from Seungmo Koo

• 1. 게임 제작 개론 #6 게임 시스템 구조 NHN NEXT 구승모
• 2. Agenda • 게임 시스템의 구조 – Single Game – Multiplayer Game – Case-study • 결정형 및 비결정형 게임
• 3. 학습 목표 • 기본적인 게임 시스템 구조에 대해 이해하고 게임의 구조적 특징이 콘텐츠에 어떤 영향을 주는지 설명 할 수 있다 • 결정형/비결정형 게임의 차이를 알고 어떤 게임이 각각에 해당하는지 실제 예를 들 수 있다
• 4. 게임 시스템 구조
• 5. 게임의 처리 과정 • 일반적인 게임의 처리 루프 – 싱글 플레이어 게임 – 그럼, 멀티 플레이어 게임은? Inputs Simulate Render Wait States events timer State State State Time
• 6. 멀티 플레이어 게임 • Input이 네트워크 상의 다른 컴퓨터로부터 올 수 있음 • 게임 로직 처리 및 상태 관리를 다른 컴퓨터에서 함 • 구조에 따른 분류 – P2P, Client-Server, Web-based, Hybrid Inputs Simulate Render Wait States my events other hosts over the network
• 7. 스타크래프트는?
• 8. Peer to Peer • P2P 구조 – 클라이언트간 상호 직접 연결 – 빠른 반응성 및 저렴한 유지 비용이 장점 – 확장성 및 해킹(Cheating)에 취약 – FPS 및 RTS 장르에 적합 Peer Peer Peer Peer
• 9. P2P 방식의 처리 구조 • 게임 입력(event) 교환을 통해 각자 게임 로직 처리 Inputs Simulate Render Wait States peer events Inputs Simulate Render Wait States Compare Compare exchange
• 10. P2P 방식의 동기화 구조 • 주기적으로 이벤트 모아서 교환 – (예) 1초에 20번 업데이트  50ms 간격의 Round – 입력이 없더라도 Beacon신호는 Round 단위로 교환 • 상대 Peer로부터 해당 라운드의 이벤트를 모아 각자처리 – 각각의 클라이언트는 모두 아래와 같은 형태의 Queue를 유지 events eventsevents나 상대1 상대2 Round 0 ms 50 100 150 Round Round Round events events events 모든 Peer들의 입력이 모이면 해당 Round를 처리(Simulate) 하고 렌더링 특정 Peer의 정 보가 제시간에 도달하지 않으 면 Lag현상 ?? events
• 11. 월드 오브 워크래프트는?
• 12. Client-Server • CS 구조 – 클라이언트는 서버를 통한 간접 연결 – 중요 로직은 서버에서 처리함으로써 해킹으로부터 비교적 안전 – NPC를 서버가 능동적으로 활용(drive)할 수 있음 – 구현 및 유지 보수 비용이 비교적 높음 – MMOG 장르에 적합 Client Client Client Client Server
• 13. Client-Server 방식의 처리 구조 • 서버가 게임 로직 처리(Simulate) 및 상태 관리 Simulate States Inputs Render Wait eventsServer state info
• 14. Client-Server 방식의 동기화 구조 • 모든 이벤트는 서버에 처리 – 클라이언트에서 발생하는 입력은 서버에 보냄 – 서버에서 모두 모아 계산한 후 해당 클라이언트로 방송 – 네트워크 트래픽이 서버에 집중되는 구조 – NPC가 생성하는 이벤트도 해당 영역내의 클라이언트에게 방송 Server Client A Client B NPC NPC NPC A B A A B B Event A Event BNPC Event
• 15. 팜빌은?
• 16. Web-Based • 웹 서비스 방식 (REST) – HTTPS를 이용한 보안성 확보가 쉬움 – 연결 유지가 필요 없어 접속이 불안정한 환경에서 유리 – 모바일 게임 및 소셜 게임 장르에 적합 – 부하 분산(웹서버 추가)이 용이하여 확장성이 높음 • L4/L7 스위치를 통한 Load-Balancing이 가능 Client LB Web Server Browser Web Server Client Browser Web ServerHTTP
• 17. Web-Based 방식의 처리 방식 • Request/Response 구조 – 웹의 특징을 그대로 물려 받음 • Atomic, Stateless – 플레이어간 순서 보장이 필요할 경우 • 사과를 친구가 먼저 수확한 경우 어떻게 처리? • 주로 Back-end (주로 캐시서버나 DB)에서 동기화 – 수동적: Server-initiated Action 어려움 • 몬스터의 선공과 같은 능동적 NPC 행동 불가 Web Client Web Server State State State Response Request
• 18. 정리하면 • 만들고자 하는 게임 콘텐츠의 특성에 따라 구조 결정 – Scalability: 많은 수의 유저를 처리함에 유연한가? – Responsiveness: 상대와의 작용-반작용이 빠르게 처리 되는가? – NPC-Activeness: NPC 활용이 얼마나 적극적인가? – Security: 해킹으로 부터 얼마나 안전한가? – Robustness: 불안정한 접속 및 끊김으로 부터 복구가 쉬운가? – Simplicity: 구현 및 유지 보수 비용이 싼가? 기준 Client-Server P2P Web-based Scalability SOSO BAD GOOD Responsiveness SOSO GOOD BAD NPC-Activeness GOOD SOSO BAD Security GOOD BAD GOOD Robustness SOSO BAD GOOD Simplicity BAD GOOD GOOD
• 19. Case Study • LOL • TERA • Diablo 2 • Diablo 3 • 사이퍼즈 • 서든어택 • 피파온라인 • 애니팡 • 마비노기 영웅전 • … …
• 20. 결정형 게임과 비결정형 게임 (Deterministic vs Non-deterministic)
• 21. 결정형 게임 • 다음의 공통점은? – 스타크래프트 리플레이 • 같은 경기를 녹화한 동영상보다 용량이 훨씬 작다 – LOL의 경기 참관하기 기능 • 5분 늦은 시점을 보여준다 – 스타크래프트 2 군단의 심장 • 리플레이 재생 중 특정 시점부터 이어하기 기능은? • Discussion – 위의 기능들에 대한 동작 원리는? • 5분 구상하고 발표 • 어떻게 했을까?
• 22. 결정형 게임의 구현 원리 • 이벤트의 집합으로 동일한 시뮬레이션이 가능 – 동일한 환경을 만들어주면 항상 같은 결과값이 나오도록 설계 • 랜덤으로 결정되는 것이 없음 – (참고) deterministic physics • AI의 경우도 입력(플레이어의 특정 액션 등)에 따라 결정되는 구조 – (예) 플레이어에게 데미지를 100~150 사이 받으면 대상에게 분노하기 – (예) 프레임 단위 이벤트 동기화 Frame 1 2 3 4 5 6 7 8 … PC 1     P#2 ↙ … PC 2 P#1 P#2   … PC 3  ↗ K#2 ↓ K#1 … … … … … … … … … … … NPC 1 IDLE ATK#7 - - DEF#1 - FWD - … NPC 2 IDLE FWD - DEF#3 - ATK#4 - BACK … … … … … … … … … … …
• 23. 비결정형 게임 • 랜덤의 요소가 존재한다면? – (예) 스타크래프트의 해병 라이플 데미지가 6~10 랜덤일 경우 • 피격대상의 히드라 HP가 8 남은 상태라면? • 어떤 경우에는 히드라가 살고, 어떤 경우에는 죽게 됨 • 결정형 게임이 더 이상 아님 • 비 결정형 게임 – 똑같은 환경이 주어지더라도 다른 결과가 나옴 – 랜덤의 요소가 존재하여 똑같이 재현이 불가능 – (예) 테라, 와우, 아이온 등의 MMORPG
• 24. 난수의 생성원리 소개 • 컴퓨터가 정말 무작위 숫자를 생성할 수 있을까? – 특정 입력에 대해 서로 다른 결과를 생성할 수 있다면 가능 – 우리가 쓰는 컴퓨터는? deterministic machine • Pseudo-Random Number – 어떤 초기값(SEED)를 이용하여 이미 만들어진 메커니즘을 통하 여 생성되는 수로 무작위처럼 보이는 가짜 난수 – (예) middle-square, multiply-with-carry
• 25. 좋은 난수 생성기? • 온라인 포커 게임을 만든다고 했을 때 – 패 섞을(shuffle) 때 무작위 난수 생성을 이용하게 됨 – 만일, 난수 생성 알고리즘과 SEED를 알게 된다면? • 그래서, 예측이 어려운 난수 생성이 필요 – 정말 무작위 하게 느껴지도록 하려면 • 연속되는 난수는 독립적이어야 함 • 생성 주기가 길어야 함 • 결과적으로 고르게 분포될수록 좋음 – 특정 숫자가 압도적으로 자주 나오지 않도록 함
• 26. 비결정형을 결정형으로 만들기가 가능할까? • 초기 SEED 값을 맞추는 방법 – 플레이어 입장에서는 랜덤이 동작하는 것처럼 보일 수 있음 – 생성되는 난수가 예측되기 때문에 사실상 결정형 게임이 됨 • Discussion – MMORPG의 경우에 왜 결정형 게임으로 만들기 어려운가? • 랜덤의 요소가 없으면 쉽게 결정형 게임으로 만들 수 있는가?
• 27. 끝 • Q & A • 강의 주제 안에서 알고 싶은 것은 게시판에 남겨주세요 • 다음 시간 강의 내용 – 게임 제작 팀 구성과 게임의 리소스 구성