'이득우의 게임수학' 책을 읽는 스터디의 정리 및 기록용으로 작성되었습니다.

1장. 메타버스를 지탱하는 게임 수학 (29~55p)

2020 코로나 팬데믹 사태 발발 이후 변화하고 있는 세계 정세.

사용자의 몰입감을 높여주는 콘텐츠로서의 VR(가상 현실)이라는 개념은 이전에도 있어왔으나, 경제, 문화, 사회적 활동을 영위하는 한발 더 진일보되고 광범위한 개념의 메타버스(Metaverse)라는 개념이 등장했다.

1.1 메타버스가 가져올 새로운 변화

메타버스라는 용어는 초월을 의미하는 메타와 우주를 뜻하는 유니버스를 합성한 단어다. 초기에는 컴퓨처로 만든 가상 세계를 지칭하는 데 사용돼오다 최근에는 그 개념이 확장돼 현실 세계를 가상 공간에 재현하고 그 안에서 활동을 가능하게 하는 기술 전반을 자칭하게 됐다.

메타버스 활동에는 모임, 수업, 전시, 공연 등 현실 속의 여러 활동이 포함되어 있으며 다양한 분야에 큰 변화를 가져왔다.

1.2 게임 엔진의 구성

게임 엔진은 빠르고 효율적으로 게임을 개발할 수 있게 게임 제작에 필요한 여러 기능을 통합해 제공하는 소프트웨어를 의미한다. 게임 엔진은 게임 제작을 위해 개발되었지만, 지금은 가상 콘서트 및 버추얼 프로덕션, 가상 패션하우스 등 메타버스 전 분야에 깊이 연관되어 있다.

인지도와 범용성 측면에서 대표적인 게임 엔진 두 가지로는 에픽 게임즈의 언리얼 엔진과 유니티 테크놀로지스의 유니티 엔진을 들 수 있다.

게임 엔진이 만들어내는 가상 세계는 알고 보면 모든 것이 수로 구성되어 있다. 가상 세계가 만들어내는 화려한 화면도 결국 수로 구성된 데이터 흐름에 불과하다.

GPU의 발전에 힘입어 게임의 표현력이 크게 향상되면서 게임 기술과 함께 게임 산업도 크게 성장했다. 렌더링 작업을 GPU에게 맡겼던 과거와 달리, 렌더링 자체에 관련된 원천 기술을 이해하고 이를 응용한 결과물의 가치가 더욱 커지고 있다. 원천 기술을 잘 이해하려면 가상 세계를 구축하는 규칙인 수학에서부터 제대로 된 지식을 쌓아야 한다.

렌더링을 중심으로 관련 이론과 기법을 다루는 학문을 컴퓨터 그래픽스라고 한다.

1.3 게임 수학의 구성

가상 공간을 구축하고, 변환하고 분석하는 데 사용되는 벡터 수학을 정리하고, 벡터 수학 위에서 움직이는 캐릭터를 모니터 화면에 렌더링하기 위해 필요한 이론과 응용하는 과정에서 사용되는 수학을 통틀어 게임 수학이라고 부른다.

게임 엔진을 징탱하는 데 사용되는 수학은 크게

• 공간을 다루는 수학 (벡터 -> 행렬)

• 물체를 다루는 수학 (점 -> 삼각형)

• 회전을 다루는 수학 (삼각함수 -> 사원수)

3가지 범주로 분류한다.

현실 세계에서 그림을 그릴 때에는 선으로 다양한 형태와 질감을 표현하지만, 컴퓨터 그래픽은 오로지 삼각형을 사용해 물체를 표현한다. 물체를 구성하는 삼각형을 생성하고 관리하기 위해서는 점으로부터 하나씩 체계를 쌓아나가야 한다.

추상적인 수들로 구성된 가상 공간이 모니터 화면을 구성하는 픽셀로 변환되게 하려면 일련의 규칙을 설정하고 이를 프로그래밍해야 한다. 이를 픽셀화라고 한다.

(그 외 도서의 학습 방향 및 커리큘럼 설명.)

1.4 이 책의 실습 환경 구축

상세 내용 도서 참조.

1.5 정리

이 책은 수학 이론을 설명하는 것에 그치지 않고 직접 게임 엔진을 흉내내 구현한 예제 프로제그를 이용해 기본 이론과 응용 능력 모두를 향상시키는 것을 목표로 한다.