[게임 프로그래밍 패턴] Chapter3 경량

Jangmanbo·2023년 8월 16일

게임 프로그래밍 패턴

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1. 숲에 들어갈 나무들

수많은 나무들이 숲을 이루고 있는 장면은 경량 패턴으로 구현한다.

수천 그루의 나무(각 수천 폴리곤)를 표현하기 위해서는 메모리와 CPU->GPU 전달량이 충분해야 한다.
여기서 나무의 데이터에는 메시, 텍스처, 위치, 높이 등이 있을 것이다.

class TreeModel {
private:
	Mesh mesh_;
    Texture bark_;
    Texture leaves_;
};

class Tree {
private:
	TreeModel* model_;
    
    Vector position_;
    double height_;
    double thickness_;
}

숲의 나무들은 다 비슷해보이므로, 모든 나무를 같은 메시와 텍스처로 표현하도록 하면 나무 객체의 메시, 텍스처 등은 인스턴스마다 동일하게 된다.
각 나무 인스턴스가 TreeModel 객체를 참조하도록 하면 메모리를 아낄 수 있다.

2. 수천 개의 인스턴스

다음으로는 렌더링을 위해 데이터를 CPU->GPU로 보내는 데이터 양을 최소화해야 한다.

공유 데이터(TreeModel)를 딱 한 번만 전달
인스턴스마다 다른 데이터(위치, 높이 등) 전달
나무 인스턴스를 그릴 때 공유 데이터를 사용하도록 명시

이러한 기능은 이미 인스턴싱으로 지원하고 있다.

3. 경량 패턴

경량 패턴은 객체의 개수가 너무 많을 때 가볍게 하기 위해 사용한다.

객체 데이터는 고유 상태(=자유 문맥)과 외부 상태로 나눌 수 있다.

고유 상태: 모든 객체의 데이터값이 동일해서 공유 가능한 데이터
외부 상태: 인스턴스별로 값이 다른 데이터

4. 지형 정보

이번엔 땅을 표현해보자!

enum Terrain {
	TERRAIN_GRASS,
    TERRAIN_HILL,
    TERRAIN_RIVER
};

class World {
	...
private:
	Terrain tiles_[WIDTH][HEIGHT];
};

int World:getMovementCost(int x, int y) {
	switch (tiles_[x][y]) {
    	case TERRAIN_GRASS: return 1;
    	case TERRAIN_HILL: return 3;
    	case TERRAIN_RIVER: return 2;
    }
}

bool World:isWater(int x, int y) {
	switch (tiles_[x][y]) {
    	case TERRAIN_GRASS: return false;
    	case TERRAIN_HILL: return false;
    	case TERRAIN_RIVER: return true;
    }
}

위 코드의 문제점
1. 이동 비용, 물 여부 등 지형에 관한 데이터를 하드코딩
2. 지형 종류에 대한 데이터가 여러 메소드(getMovementCost, isWater)로 나뉘어 있음

-> 지형 데이터를 캡슐화하자!

공유 데이터를 캡슐화

class Terrain {
public:
	Terrain(int movementCost, bool isWater, Texture texture)
    : movementCost_(movementCost),
    isWater_(isWater),
    texture_(texture) {}
    
    int getMovementCost() {return movementCost_;}
    bool isWater() const {return isWater_;}
    const Texture& getTexture() const {return texture_;}
    
private:
	// 고유 상태
	int movementCost_;
    bool isWater_;
    Texture texture_;
};

지형 데이터를 캡슐화를 위해 지형 클래스 선언

Terrain grassTerrain_;
Terrain hillTerrain_;
Terrain riverTerrain_;

각 지형별로 객체는 하나씩만 있으면 되므로 World클래스에 각 지형을 나타내는 Terrain인스턴스를 만든다.

Terrain* tiles_[WIDTH][HEIGHT];

그리고 각 타일이 해당 지형의 인스턴스 포인터를 갖게 한다.

const Terrain& World::getTile(int x, int y) const {
	return *tiles_[x][y];
}

int cost = world.getTile(2, 3).getMovementCost();	// getMovementCost는 Terrain의 메소드