🎮 Game Engine Guide

자세한 이해를 위해서는 Friend_Engine/Friend_Engine/Friend_2D_EngineLib/ReadMe.cpp 를 읽어주세요.

🎮 Game Engine Guide

게임 콘텐츠 제작 시 필요한 엔진의 주요 구조와 사용 방법을 정리한 문서입니다.

이 엔진은 GameObject - Component - Script 구조를 기반으로 하며, 게임 콘텐츠에서는 GameObject를 조립하고 Script 컴포넌트를 작성하여 게임 로직을 구현하는 방식으로 사용합니다.

1. GameObject

게임 콘텐츠에서 사용하는 모든 게임 오브젝트의 기반 클래스입니다.

일반적으로 GameObject를 상속받아 필요한 컴포넌트를 조립한 뒤, Scene에서는 완성된 GameObject를 생성하여 사용합니다.

오브젝트의 유효성 검사는 다음과 같이 할 수 있습니다.

ObjectTable::Get().IsValid(object);

GameObject Life Cycle

간단한 GameObject의 경우 별도의 Script 컴포넌트를 만들지 않고 아래 사이클을 직접 사용할 수도 있습니다.

함수	호출 시점
`Awake()`	GameObject 생성 시 생성자 호출 이후
`SceneStart()`	Scene 시작 시
`Update()`	Scene Update 시
`Destroyed()`	Scene 종료 또는 GameObject 삭제 시

SceneStart()는 Scene의 Start → Update 과정에서 반드시 호출되는 것을 보장하지 않습니다.

대부분의 게임 로직은 GameObject의 Life Cycle보다 아래에서 설명하는 Script 컴포넌트를 사용하는 것을 권장합니다.

GameObject Utility

Name / Tag

GameObject는 name, tag를 사용할 수 있습니다.

생성자를 통해 전달하거나 public 멤버를 직접 지정할 수 있습니다.

Find

name 또는 tag를 기준으로 GameObject를 검색하여 포인터를 얻을 수 있습니다.

Destroy

현재 GameObject를 삭제할 수 있습니다.

player.Destroy();

또는 GameObject 포인터를 전달하여 삭제할 수 있습니다.

GameObject::Destroy(object);

SetActive

GameObject의 활성화 상태를 설정합니다.

object->SetActive(true);
object->SetActive(false);

GameObject를 비활성화하면 자식 GameObject까지 함께 활성화/비활성화됩니다.

2. Component

엔진에서 사용하는 모든 컴포넌트의 기반 클래스입니다.

Transform, Renderer, Collider, Rigidbody, Animator, AudioSource 등의 기능은 모두 Component 기반으로 구성되어 있습니다.

Component 역시 다음 방법으로 유효성을 검사할 수 있습니다.

ObjectTable::Get().IsValid(component);

Component Life Cycle

함수	호출 시점
`OnEnable_Inner()`	Component 활성화
`OnDisable_Inner()`	Component 비활성화
`OnDestroy_Inner()`	Component 또는 GameObject 파괴

SetEnabled

Component 단위로 활성화/비활성화할 수 있습니다.

GameObject 전체를 끄는 SetActive()와 달리 특정 Component만 제어할 때 사용합니다.

3. Script

Script는 Component를 상속받은 사용자 게임 로직 작성용 컴포넌트입니다.

Unity를 사용해봤다면 MonoBehaviour와 비슷한 역할이라고 생각하면 됩니다.

게임 콘텐츠에서는 보통 Script를 상속받아 필요한 로직을 구현합니다.

class PlayerScript : public Script
{
public:
    void Awake() override
    {
        // 초기화
    }

    void Update() override
    {
        // 플레이어 로직
    }
};

Script Life Cycle

함수	호출 시점
`OnEnable()`	Component 활성화
`OnDisable()`	Component 비활성화
`Awake()`	Update 이전 1회
`Start()`	Awake 이후, 첫 Update 직전 1회
`Update()`	매 프레임
`FixedUpdate()`	물리 업데이트 주기마다 호출 (`0.02f`)
`LateUpdate()`	Update 이후 호출. 카메라 등의 처리에 사용
`OnDestroy()`	Component 또는 GameObject 소멸

일반적인 실행 흐름은 다음과 같습니다.

Component 활성화
      │
      ▼
  OnEnable()
      │
      ▼
    Awake()
      │
      ▼
    Start()
      │
      ▼
┌───────────────┐
│    Update()   │
│ FixedUpdate() │
│ LateUpdate()  │
└───────────────┘
      │
      ▼
 OnDisable()
      │
      ▼
 OnDestroy()

Collision Event

void OnCollisionEnter(ICollider* other, const ContactInfo& contact) override;
void OnCollisionStay(ICollider* other, const ContactInfo& contact) override;
void OnCollisionExit(ICollider* other, const ContactInfo& contact) override;

Trigger Event

void OnTriggerEnter(ICollider* other, const ContactInfo& contact) override;
void OnTriggerStay(ICollider* other, const ContactInfo& contact) override;
void OnTriggerExit(ICollider* other, const ContactInfo& contact) override;

충돌 시스템에서 충돌 상태를 계산한 뒤 해당 GameObject에 등록된 Script까지 이벤트를 전달하므로, 콘텐츠 코드에서는 필요한 이벤트 함수만 override해서 사용하면 됩니다.

4. Component Systems

엔진의 주요 기능은 Component + ComponentSystem 구조로 관리됩니다.

Transform

TransformSystem
├─ Transform
└─ RectTransform

GameObject의 위치, 회전, 크기 및 UI Transform을 담당합니다.

Render

RenderSystem
├─ SpriteRenderer
├─ ImageRenderer
├─ WorldTextRenderer
└─ ScreenTextRenderer

게임 오브젝트 및 UI 렌더링을 담당합니다.

Camera

CameraSystem
└─ Camera

게임 화면의 Camera 처리를 담당합니다.

Script

ScriptSystem
└─ Script

등록된 Script들의 Life Cycle을 관리합니다.

Physics

PhysicsSystem
└─ Rigidbody

물리 업데이트와 Rigidbody 처리를 담당합니다.

Collider

ColliderSystem
├─ BoxCollider
└─ CircleCollider

Collider 등록, 충돌 검사 및 Script 충돌 이벤트 전달을 담당합니다.

Animation

AnimatorSystem
└─ Animator

Animation FSM 및 Sprite Animation을 관리합니다.

UI

UISystem
├─ Button
└─ Slider

UI 입력 및 상태 처리를 담당합니다.

Audio

AudioSystem
└─ AudioSource

FMOD 기반 오디오 재생 및 채널 관리를 담당합니다.

5. Static Systems

GameObject나 Component에 직접 붙이지 않고 전역적으로 사용하는 시스템입니다.

Input
Time
InvokeSystem

Input

키보드/마우스 등의 입력을 처리합니다.

Time

프레임 및 시간 관련 정보를 제공합니다.

InvokeSystem

지연 호출 등 시간 기반 함수 실행을 관리합니다.

6. Resource

리소스는 ResourceManager를 통해 관리합니다.

class ResourceManager;

Texture, Sprite, AudioClip 등의 Asset을 직접 중복 생성하기보다 ResourceManager를 통해 생성 및 재사용하는 구조입니다.

주요 그래픽 리소스는 다음과 같습니다.

Texture2D
Sprite

7. Predefined GameObjects

UI 제작 편의를 위해 미리 정의된 GameObject가 제공됩니다.

UI_Text
UI_Image
UI_Button
UI_Slider

필요한 UI 요소를 직접 처음부터 GameObject + Component로 조립하지 않고 해당 클래스를 활용할 수 있습니다.

8. Animation FSM

Animation은 다음 구조로 동작합니다.

Animator
   │
   ▼
AnimatorController
   │
   ▼
AnimationBaseState
   │
   ▼
AnimationClip

Animator

GameObject에 부착되는 Component입니다.

연결된 AnimatorController를 업데이트하며 최종적으로 SpriteRenderer의 Sprite를 변경합니다.

AnimatorController

일반 클래스이며 등록된 Animation State들을 기반으로 FSM을 관리합니다.

현재 State를 업데이트하고 Animation 전환을 담당합니다.

AnimationBaseState

각 AnimationClip에 대응되는 State입니다.

Enter();
Update();
Exit();

등의 함수에서 State 진입/업데이트/종료 및 Transition 로직을 작성할 수 있습니다.

AnimationClip

실제 Animation 데이터를 가지고 있는 Asset입니다.

9. Physics

물리 처리는 Rigidbody를 중심으로 이루어집니다.

Collision Detection Mode

Discrete (Default)

프레임마다 현재 위치를 기준으로 충돌을 검사합니다.

Previous Position        Current Position
       ● --------------------> ●

속도가 너무 빠른 객체는 프레임 사이에 Collider를 통과하여 충돌을 놓칠 수 있습니다.

Continuous

이전 프레임과 현재 프레임 사이의 이동 경로를 대상으로 Sweep Test를 수행합니다.

Previous                  Current
   ● → ○ → ○ → ○ → ○ → ●

이동 경로를 따라 Collider를 Step 단위로 이동시키며 충돌을 검사하기 때문에 빠르게 움직이는 객체의 충돌 누락을 줄일 수 있습니다.

10. Collision System

전체 충돌 처리 흐름은 다음과 같습니다.

ColliderSystem
      │
      ▼
ICollider
 ├─ BoxCollider
 └─ CircleCollider
      │
      ▼
Collision Detection
      │
      ▼
ContactInfo
      │
      ▼
Enter / Stay / Exit
      │
      ▼
Script Event

ColliderSystem

Collider가 생성되면 ColliderSystem에 등록됩니다.

물리 업데이트마다 각 Collider의 AABB를 기준으로 정렬한 뒤 SAP(Sweep And Prune) 알고리즘을 활용해 충돌 후보를 검사합니다.

두 Collider가 충돌하면 해당 프레임의 충돌 Map에 충돌 정보가 저장됩니다.

ICollider

ColliderSystem으로부터 상대 Collider를 전달받으면 Collider Type에 따라 적절한 충돌 검사를 수행합니다.

현재 지원되는 Collider는 다음과 같습니다.

BoxCollider
CircleCollider

충돌이 발생하면 ContactInfo를 계산합니다.

ContactInfo
├─ 충돌 지점
├─ 충돌 Normal Vector
└─ 충돌 깊이

Collider는 충돌 정보를 다음과 같이 관리합니다.

unordered_map<ICollider*, ContactInfo>

이전 프레임의 Collision Map과 현재 프레임의 Collision Map을 비교하여

새롭게 충돌      → Enter
계속 충돌 중     → Stay
충돌 종료        → Exit

이벤트를 결정하고, 최종적으로 GameObject에 등록된 Script의 이벤트 함수를 호출합니다.

11. Collision vs Trigger

Collision과 Trigger는 동작 방식이 다릅니다.

Collision

Collision 이벤트가 Script에 전달되려면 Rigidbody가 필요합니다.

Collider + Rigidbody
        │
        ▼
Collision Event
        │
        ▼
ContactInfo
        │
        ▼
Transform 충돌 보정

Rigidbody가 Kinematic이 아니라면 ContactInfo를 기반으로 Transform 위치를 보정합니다.

Ground Normal 조건을 만족하는 Enter/Exit가 발생하면 Rigidbody의 isGrounded 플래그도 갱신되며, Rigidbody 내부에서 중력 상태를 처리할 수 있도록 합니다.

Trigger

충돌한 두 Collider 중 하나라도 isTrigger == true이면 양쪽 모두 Trigger 이벤트를 받습니다.

Trigger는 Rigidbody 존재 여부와 관계없이 Script에 전달됩니다.

충돌 보정은 하지 않습니다.

조합	발생 이벤트	충돌 보정
Collision ↔ Collision	Collision Event	Rigidbody 조건에 따라 O
Collision ↔ Trigger	Trigger Event	X
Trigger ↔ Trigger	Trigger Event	X

12. Kinematic Rigidbody

Kinematic Rigidbody도 Collision 이벤트 자체는 받을 수 있지만 충돌 보정은 수행하지 않습니다.

Rigidbody ↔ Rigidbody

A : Rigidbody + Collider
B : Rigidbody + Collider

A → Collision Event + 충돌 보정
B → Collision Event + 충돌 보정

Kinematic ↔ Rigidbody

A : Rigidbody(Kinematic) + Collider
B : Rigidbody + Collider

A → Collision Event + 충돌 보정 X
B → Collision Event + 충돌 보정 O

Kinematic ↔ Kinematic

A : Rigidbody(Kinematic) + Collider
B : Rigidbody(Kinematic) + Collider

A → Collision Event + 충돌 보정 X
B → Collision Event + 충돌 보정 X

즉,

Kinematic은 Collision Event는 발생하지만 Transform 충돌 보정 대상에서는 제외됩니다.

13. Raycast

Raycast 관련 주요 타입은 다음과 같습니다.

Ray
RaycastHit
ColliderSystem

게임 콘텐츠에서 Ray를 생성합니다.

Ray ray;
ray.origin = ...;
ray.direction = ...;

이후 ColliderSystem::Raycast()를 호출하여 충돌 검사를 수행합니다.

Ray
 │
 ├─ origin
 └─ direction
 │
 ▼
ColliderSystem::Raycast()
 │
 ▼
RaycastHit

Ray와 충돌한 Collider 중 가장 가까운 Collider 1개의 정보를 RaycastHit으로 반환합니다.

Raycast는 isTrigger == false인 Collider만 검사합니다.

14. Render System

렌더링 구조는 다음과 같습니다.

RenderSystem
      │
      ▼
IRenderer
 ├─ SpriteRenderer
 └─ ImageRenderer

ImageRenderer는 추가로 FillType을 지정할 수 있습니다.

RenderType에 따라 GameObject를 먼저 렌더링한 뒤 UI를 렌더링합니다.

RenderMode에 따라 서로 다른 렌더 체인을 사용하며 기본값은 Unlit입니다.

Text Renderer는 RenderMode의 영향을 받지 않습니다.

SpriteRenderer / ImageRenderer에 적용되는 이미지는 Bitmap Image 기반으로 처리됩니다.

RenderMode

1. Unlit (Default)

Draw Bitmap

일반 Bitmap 이미지를 렌더링합니다.

RGB 색상 변경 불가능
Alpha 조절 가능

2. UnlitColorTint

Draw Image
  ├─ Crop
  └─ ColorEffect

Bitmap에 ColorMatrix를 적용하여 색상을 변경합니다.

지원 기능:

R
G
B
A
Saturation

3. Lit_Glow

Draw Image
  ├─ Crop
  └─ BlurEffect

Blur가 적용된 이미지를 먼저 렌더링하고 원본 이미지를 추가로 그려 Glow 효과를 만듭니다.

ColorMatrix 연산 비용을 줄이기 위한 RenderMode이므로 다음 기능은 지원하지 않습니다.

RGBA Color Tint
Saturation

4. Lit_ColorTint

Draw Image
  ├─ Crop
  ├─ ColorEffect
  └─ BlurEffect

ColorMatrix와 Blur를 모두 적용합니다.

Bitmap 색상이 변경되면 Glow 색상 역시 함께 변경됩니다.

지원 기능:

R
G
B
A
Saturation
Glow

15. Sound System

Sound System은 FMOD Library를 기반으로 구현되어 있습니다.

실행을 위해 엔진 라이브러리의 Extern 폴더에 FMOD의 include/lib 파일이 필요합니다.

구조는 다음과 같습니다.

AudioSystem
    │
    ├─ Master Channel
    ├─ BGM Channel
    └─ SFX Channel
         │
         ▼
    AudioSource
         │
         ▼
     AudioClip

AudioSystem

FMOD System을 생성하고 매 프레임 Update하여 전체 오디오 재생을 관리합니다.

기본적으로 다음 채널 그룹이 구현되어 있습니다.

Master
BGM
SFX

각 AudioSource의 Channel을 BGM/SFX Channel에 등록하여 전체 볼륨을 믹싱할 수 있습니다.

AudioSource

GameObject에 부착되는 Component입니다.

각 AudioSource는 하나의 출력 Channel을 사용합니다.

하나의 Channel에서는 두 개의 Sound를 동시에 재생할 수 없습니다.

AudioClip

사운드 파일을 나타내는 Asset입니다.

AudioClip은 ResourceManager를 통해 생성해야 합니다.

기본적인 사용 흐름은 다음과 같습니다.

ResourceManager
      │
      ▼
 AudioClip 생성
      │
      ▼
AudioSource에 설정
      │
      ▼
     Play

전체 엔진 구조 요약

Scene
 │
 └─ GameObject
      │
      ├─ Transform
      │
      ├─ Renderer
      │    ├─ SpriteRenderer
      │    └─ ImageRenderer
      │
      ├─ Script
      │
      ├─ Rigidbody
      │
      ├─ Collider
      │    ├─ BoxCollider
      │    └─ CircleCollider
      │
      ├─ Animator
      │
      └─ AudioSource

각 Component는 대응되는 System에 의해 관리됩니다.

Transform     → TransformSystem
Renderer      → RenderSystem
Camera        → CameraSystem
Script        → ScriptSystem
Rigidbody     → PhysicsSystem
Collider      → ColliderSystem
Animator      → AnimatorSystem
UI            → UISystem
AudioSource   → AudioSystem

게임 콘텐츠를 작성할 때는 크게 다음 구조를 기억하면 됩니다.

GameObject를 생성
      ↓
필요한 Component 조립
      ↓
Script를 상속하여 게임 로직 작성
      ↓
각 Component System이 자동으로 Update
      ↓
Render / Physics / Collision / Animation / Audio 처리

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1. GameObject

GameObject Life Cycle

GameObject Utility

Name / Tag

Find

Destroy

SetActive

2. Component

Component Life Cycle

SetEnabled

3. Script

Script Life Cycle

Collision Event

Trigger Event

4. Component Systems

Transform

Render

Camera

Script

Physics

Collider

Animation

UI

Audio

5. Static Systems

Input

Time

InvokeSystem

6. Resource

7. Predefined GameObjects

8. Animation FSM

Animator

AnimatorController

AnimationBaseState

AnimationClip

9. Physics

Collision Detection Mode

Discrete (Default)

Continuous

10. Collision System

ColliderSystem

ICollider

11. Collision vs Trigger

Collision

Trigger

12. Kinematic Rigidbody

Rigidbody ↔ Rigidbody

Kinematic ↔ Rigidbody

Kinematic ↔ Kinematic

13. Raycast

14. Render System

RenderMode

1. Unlit (Default)

2. UnlitColorTint

3. Lit_Glow

4. Lit_ColorTint

15. Sound System

AudioSystem

AudioSource

AudioClip

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