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문제 정의
- 이 논문에서는 프로그래밍 비숙련자들이 기존의 게임 개발 시스템과 언어체계를 이용하여 게임을 구현하는 과정을 분석하여 오류와 시행착오가 많이 발생되는 요인을 도출하고 이를 보완할 수 있는 대체 방법과 설계 방향을 제안하였다.
가설 설정
- 에디터에서 편집한 속성들을 스크립트에서 확인하거나 변경도 가능하도록 이 값들을 빌드 타임에 별도 스크립트로 생성되게 함으로써 시행착오를 감소시킬 수 있도록 제안한다. 스크립트에서 내용을 변경하면 역으로 IDE의 설정 값에도 교차 반영되도록 시스템의 기능이 개선되면 구현과 디버깅에 모두 효율적일 것이다. Inspector 뷰에서 지정하는 게임 객체의 Tag 속성 예를 들면, 빌드 후 별도 스크립트 파일에 [Fig.
- 예를 들어, 어느 게임 씬에 A, B, C, D 네 개의 게임 오브젝트가 생성되어 있는데 B와 C가 접촉하면 A가 e 아이템을 얻고, C와 D가 충돌하면 D객체가 없어지고 f 아이템을 잃는 상황을 가정한다.
제안 방법
- 애니메이션은 감성적인 관점에서 적합한 동작표현을 찾아야 하기 때문에 IDE 인터페이스에서 시행착오를 거쳐 작업하는 것이 자연스러우며 그 결과만 스크립트로 반영시켜 가독성을 높이고 가벼운 변경작업은 코드 수준에서 가능하도록 하는 것이 효율적이다. 4.4에서 논의한 게임 시스템의 FSM 기본 클래스를 바탕으로 스크립트 지원이 어려운 브랜딩 등의 애니메이션 메서드들을 추가하고 IDE에서 편집된 애니메이션 유한상태와 전이조건을 교차 반영할 수 있는 확장 형식을 제안한다. 교차 반영은 유니티 시스템 내부와 연동되어야 하기 때문에 구현하지 못하였으나 브랜딩 등의 메서드는 피실험자에게 제공한 결과 큰 차이는 아니지만 작업 시간이 단축되는 효과가 있었다.
- 작업 단계별로 구현이 될 때마다 어느 정도의 시간이 소요되었는지 개인별로 기록한 후 다음 단계로 진행하도록 하였다. 각 단계별로 지연 시간의 상한을 정하여 그 이상 지연되면 작업을 중지시킨 후 최대 지연 시간을 부여하였다. 지연이 일어난 오류의 종류를 기록한 후 다음 단계의 구현을 계속할 수 있도록 실패한 단계에 대한 완성 코드를 제공하였다.
- 즉, 명령문 단위의 기능 개선 수준에서부터 새로운 명령문을 제안하거나 시스템 또는 언어의 설계 방향을 제시할 수도 있다. 게임 구현에 유용한 라이브러리에서 게임 스크립트 설계에 이르기까지 보완의 개념은 광범위하지만 이 논문에서는 기존 명령문의 기능을 보완할 수 있도록 제안된 가상 명령문을 C# 메서드로 구현하여 제공함으로써 효과성을 실험하였다. 소규모 라이브러리 수준의 보완이지만 기존 게임 구현에 이와 같은 요소들이 누적됨에 따라 프로그래밍 비숙련자들에 의한 게임 구현의 효율성을 향상시켜줄 수 있을 것이다.
- 또한 게임 월드 내의 오브젝트 상황 판단용으로 자주 활용되는 2차원 배열은 순환 과정이나 초기 값, 순환 중지 조건 등이 다양한 오류를 발생시켰다. 따라서 순환 규칙을 블록 내부에 정의하고 전체 원소의 수만 정의함으로써 인덱스 지역변수를 은닉화 하여 2차원 배열 순환의 시행착오 비율을 낮추는 형식을 제안한다. 또한 게임객체에서 사용빈도가 높은 속성은 기본 멤버 변수로 클래스에 포함시켜 접근성을 높이는 방안도 고려할 수 있다.
- 실현 가능한 제안들은 실행될 수 있도록 완성한 코드를 제공하여 보완된 기능을 적용할 수 있게 한 후 먼저 실험되었던 게임들과 유사한 유형의 다른 8종의 게임을 구현하도록 한다. 보완 효과를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 오류 빈도와 시행착오 시간에 대한 피실험자 전체 평균을 비교하여 연구의 실효성을 평가한다.
- 산출된 오류들 중 명령문의 보완으로 개선이 가능하다고 분석된 경우, 보완된 명령문의 기능을 수행할 수 있도록 C#으로 코딩된 메서드 소스를 제공하여 B세트 게임들을 구현하도록 하였다. 비슷한 유형의 게임을 구현하는 상황에서 기인하는 패턴 학습효과에 의한 결과와 비교하기 위하여 메서드를 제공받는 피실험 클래스는 주 단위로 교체하였다. 즉, 홀수 주에는 클래스 P, 짝수 주에는 클래스 Q에만 대체 메서드를 제공하여 기존 방법대로만 구현한 상대 클래스와 결과를 비교하였다.
- 이와 같은 방법으로 모든 A세트 게임들에 대한 피실험자들의 오류 항목을 누적하였다. 산출된 오류들 중 명령문의 보완으로 개선이 가능하다고 분석된 경우, 보완된 명령문의 기능을 수행할 수 있도록 C#으로 코딩된 메서드 소스를 제공하여 B세트 게임들을 구현하도록 하였다. 비슷한 유형의 게임을 구현하는 상황에서 기인하는 패턴 학습효과에 의한 결과와 비교하기 위하여 메서드를 제공받는 피실험 클래스는 주 단위로 교체하였다.
- 선두에 위치한 조건 블록은 Tcl 언어의 문법에서 확장한 형태로, 순환 패턴을 정의하거나 논리 조건을 지정하여 순환용 지역변수를 은닉하는 형식을 제안한다. 또한 게임 월드 내의 오브젝트 상황 판단용으로 자주 활용되는 2차원 배열은 순환 과정이나 초기 값, 순환 중지 조건 등이 다양한 오류를 발생시켰다.
- 유니티 환경 C#의 경우, 코루틴과 yield return 사용이 일반화되어 있지만 복귀 시간을 여러 간격으로 변경하면서 적절한 타이밍을 찾아야 하는, 병행처리에 관련된 시행착오가 있었다. 스크립트 내에 기술된 특정 레이블을 기준으로 yield return을 동기화 하여 복귀 시점이 자동적으로 조절되는 기능을 가진 명령문으로의 확장을 제안한다.
- 도출된 항목을 분석하여 오류를 감소시킬 수 있는 보완 방안이 있다면 이를 제안한다. 실현 가능한 제안들은 실행될 수 있도록 완성한 코드를 제공하여 보완된 기능을 적용할 수 있게 한 후 먼저 실험되었던 게임들과 유사한 유형의 다른 8종의 게임을 구현하도록 한다. 보완 효과를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 오류 빈도와 시행착오 시간에 대한 피실험자 전체 평균을 비교하여 연구의 실효성을 평가한다.
- 언어에 의한 구현 단계만을 조사 대상으로 하기 위하여 피실험자들에게 게임 규칙과 적용 기법 등 핵심 내용을 설명하고 정확한 알고리즘 및 클래스 설계 문서를 제공하였다. 작업 단계별로 구현이 될 때마다 어느 정도의 시간이 소요되었는지 개인별로 기록한 후 다음 단계로 진행하도록 하였다.
- 에디터에서 편집한 속성들을 스크립트에서 확인하거나 변경도 가능하도록 이 값들을 빌드 타임에 별도 스크립트로 생성되게 함으로써 시행착오를 감소시킬 수 있도록 제안한다. 스크립트에서 내용을 변경하면 역으로 IDE의 설정 값에도 교차 반영되도록 시스템의 기능이 개선되면 구현과 디버깅에 모두 효율적일 것이다.
- 오류와 시행착오가 발생하는 프로그래밍 작업 단계를 조사하기 위한 실험은 장안대학교 게임과 2학년 학부생 71명을 대상으로 매주 2회 3시간씩 총 15주 동안 게임 프로그래밍 실습교과 시간에 실시하였다. 측정 기간 도중에 불참한 3명을 제외한 68명을 유효 실험대상으로 확정하였으며 통계적 특성은 [Table 1]과 같다.
- 언어에 의한 구현 단계만을 조사 대상으로 하기 위하여 피실험자들에게 게임 규칙과 적용 기법 등 핵심 내용을 설명하고 정확한 알고리즘 및 클래스 설계 문서를 제공하였다. 작업 단계별로 구현이 될 때마다 어느 정도의 시간이 소요되었는지 개인별로 기록한 후 다음 단계로 진행하도록 하였다. 각 단계별로 지연 시간의 상한을 정하여 그 이상 지연되면 작업을 중지시킨 후 최대 지연 시간을 부여하였다.
- 비슷한 유형의 게임을 구현하는 상황에서 기인하는 패턴 학습효과에 의한 결과와 비교하기 위하여 메서드를 제공받는 피실험 클래스는 주 단위로 교체하였다. 즉, 홀수 주에는 클래스 P, 짝수 주에는 클래스 Q에만 대체 메서드를 제공하여 기존 방법대로만 구현한 상대 클래스와 결과를 비교하였다.
- 각 단계별로 지연 시간의 상한을 정하여 그 이상 지연되면 작업을 중지시킨 후 최대 지연 시간을 부여하였다. 지연이 일어난 오류의 종류를 기록한 후 다음 단계의 구현을 계속할 수 있도록 실패한 단계에 대한 완성 코드를 제공하였다.
- 이 논문의 연구 방법과 목표는 다음과 같다. 피실험자인 프로그래밍 비숙련자들이 Unity3D와 C#을 이용하는 기존 개발방법으로 게임 8종을 구현하는 과정을 조사하여 오류와 시행착오 항목을 도출한다. 도출된 항목을 분석하여 오류를 감소시킬 수 있는 보완 방안이 있다면 이를 제안한다.
대상 데이터
- 오류와 시행착오가 발생하는 프로그래밍 작업 단계를 조사하기 위한 실험은 장안대학교 게임과 2학년 학부생 71명을 대상으로 매주 2회 3시간씩 총 15주 동안 게임 프로그래밍 실습교과 시간에 실시하였다. 측정 기간 도중에 불참한 3명을 제외한 68명을 유효 실험대상으로 확정하였으며 통계적 특성은 [Table 1]과 같다.
성능/효과
- 게임을 구현하는 과정에서 비숙련자일수록 변수 관련의 기본적인 시행착오가 의외로 빈번하다는 실험결과를 얻었다. 순환구조 내부에 제어용으로 사용되는 변수들의 연산은 오류를 일으키기 쉬우며 작은 수식 변환에도 큰 동작의 차이가 발생하여 디버깅에 적지 않은 시간이 소모되었다.
- 게임마다 별도의 자체 FSM이나 hFSM, 의사결정트리를 구현하는 작업 자체가 비숙련자들에게는 시행착오를 증가시키는 중요한 원인이었다. 기본 FSM 모듈을 C#으로 구성한 제어 메서드들은 피실험자들의 평균 구현 효율을 높이는 데 가장 효과적이었다.
- 패턴 학습효과 때문에 B*의 수행 시간 측정값도 A에 비하여 낮았지만 FSM 매니저 등 대부분의 항목에서, 제안된 보완 메서드를 사용한 B의 평균 수행시간이 가장 낮은 값으로 측정되었다. 즉, 보완 방안을 사용할 경우 효율성은 향상될 수 있다.
- 패턴 학습효과 때문에 B*의 수행 시간 측정값도 A에 비하여 낮았지만 FSM 매니저 등 대부분의 항목에서, 제안된 보완 메서드를 사용한 B의 평균 수행시간이 가장 낮은 값으로 측정되었다. 즉, 보완 방안을 사용할 경우 효율성은 향상될 수 있다.
- 피실험자들은 입학 후 2학기 동안 CS1, 3학기부터는 Unity3D 기반 C#을 이용한 게임 구현과목을 이수하여야 하며 P와 Q 두 클래스로 분할 운영되고 있다. 학업성취 이력과 관련한 효과 분석을 위하여 CS1 성적을 기록하였고 개인별 상담 자료에 의거, 대학 입학 이전의 프로그래밍 경험을 조사하여 유효 인원의 5.9%에 해당하는 4명이 1년 이상의 프로그래밍 경험을 가지고 있는 것으로 파악하였다.
후속연구
- 피실험자인 프로그래밍 비숙련자들이 Unity3D와 C#을 이용하는 기존 개발방법으로 게임 8종을 구현하는 과정을 조사하여 오류와 시행착오 항목을 도출한다. 도출된 항목을 분석하여 오류를 감소시킬 수 있는 보완 방안이 있다면 이를 제안한다. 실현 가능한 제안들은 실행될 수 있도록 완성한 코드를 제공하여 보완된 기능을 적용할 수 있게 한 후 먼저 실험되었던 게임들과 유사한 유형의 다른 8종의 게임을 구현하도록 한다.
- 게임 구현에 유용한 라이브러리에서 게임 스크립트 설계에 이르기까지 보완의 개념은 광범위하지만 이 논문에서는 기존 명령문의 기능을 보완할 수 있도록 제안된 가상 명령문을 C# 메서드로 구현하여 제공함으로써 효과성을 실험하였다. 소규모 라이브러리 수준의 보완이지만 기존 게임 구현에 이와 같은 요소들이 누적됨에 따라 프로그래밍 비숙련자들에 의한 게임 구현의 효율성을 향상시켜줄 수 있을 것이다.
- 프로그래밍 비숙련자에 의한 게임 구현을 통하여 집계한 오류 요인들을 중심으로 기존 방법에 대한 보완 요소들을 도출하고, 보완 기능을 수행하는 메서드들을 제공함으로써 오류발생 감소를 통한 평균적 구현 효율성이 향상될 수 있다는 결과를 얻은 이 연구에는 물론 한계점도 존재한다. 실험 대상의 개인별 편차 분석이나 제공된 메서드에서 기인한 부작용 분석, 실험에 사용한 게임의 대표성 검증 등이 필요할 것으로 판단된다. 실험 인원과 게임 종류를 확대하고, 오류 요인을 더 세분화한 분석과 함께 다양한 게임 통합개발편집기의 기능 비교를 통한 표준화 연구도 선행되어야 한다.
- 실험 대상의 개인별 편차 분석이나 제공된 메서드에서 기인한 부작용 분석, 실험에 사용한 게임의 대표성 검증 등이 필요할 것으로 판단된다. 실험 인원과 게임 종류를 확대하고, 오류 요인을 더 세분화한 분석과 함께 다양한 게임 통합개발편집기의 기능 비교를 통한 표준화 연구도 선행되어야 한다.
- 그렇지만 전술된 바와 같이 다양한 분야에서 활용도가 커지고 있는 ‘쉬운 게임 프로그래밍 대안’과 ‘절차는 이해하였지만 구현 과정에서 발생하는 오류를 효과적으로 회피할 수 있는 방법’ 문제들은 게임 관련 학과의 교육 과정에서도 항상 고민되고 개선되어야 하는 현실적 이슈이기도 하다. 이에 대한 국내의 기반 연구가 부족한 상황에서, 이 논문에서 제안된 보완 요소는 기존 개발체계의 개선이나 새로운 게임 스크립트의 설계에 유의미한 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다.
- 프로그래밍 비숙련자에 의한 게임 구현을 통하여 집계한 오류 요인들을 중심으로 기존 방법에 대한 보완 요소들을 도출하고, 보완 기능을 수행하는 메서드들을 제공함으로써 오류발생 감소를 통한 평균적 구현 효율성이 향상될 수 있다는 결과를 얻은 이 연구에는 물론 한계점도 존재한다. 실험 대상의 개인별 편차 분석이나 제공된 메서드에서 기인한 부작용 분석, 실험에 사용한 게임의 대표성 검증 등이 필요할 것으로 판단된다.
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