[논문]절차적 생성 알고리즘을 이용한 3차원 게임월드 제작

고정운; 경병표; 유석호; 이동열; 이완복; 이동엽

doi:10.22678/jic.2018.16.1.035

절차적 생성 알고리즘을 이용한 3차원 게임월드 제작
Create 3-Dimension Game World used Procedural Generation Algorithm 원문보기

산업융합연구 = Journal of industrial convergence, v.16 no.1, 2018년, pp.35 - 40

고정운 (공주대학교 게임디자인학과) , 경병표 (공주대학교 게임디자인학과) , 유석호 (공주대학교 게임디자인학과) , 이동열 (공주대학교 게임디자인학과) , 이완복 (공주대학교 게임디자인학과) , 이동엽 (공주대학교 게임디자인학과)

초록
AI-Helper

절차적 생성(Procedural Generation) 알고리즘은 일련의 규칙을 반복적으로 수행하여 게임에 활용되는 콘텐츠를 자동으로 생성하는 알고리즘이다. 게임의 규모와 함께 게임 내에 활용되는 콘텐츠의 양이 늘어나기 때문에 콘텐츠 제작에 많은 시간이 소요된다. 이에 따라 절차적 생성과 같은 게임 인공지능을 이용해 게임의 콘텐츠를 자동으로 생성하는 인공지능 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 절차적 생성을 이용해 3차원 게임 맵을 제작하는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 노이즈가 점진적으로 변화되는 펄린 노이즈(Perlin-Noise)를 활용하여 경로가 자연스럽게 연결되는 2차원 등고선을 생성한다. 생성된 2차원 등고선을 바탕으로 3차원의 높이 맵(Height-Map)을 제작한다. 생성된 높이 맵은 맵의 형태가 이질적이지 않고, 수작업으로 제작한 게임월드와 마찬가지로 플레이어가 모든 구간을 돌아다닐 수 있게 제작된 것을 확인하였다. 향후에는 알고리즘의 성능을 향상시켜 실제 게임에 적용할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The procedural generation algorithm is an algorithm that automatically generates a content to be used in a game by repeatedly executing a series of rules. As the size of the game increases, the amount of content used in the game increases. Accordingly, artificial intelligence research is actively conducted to automatically generate game contents using game artificial intelligence such as procedural generation. In this paper, we propose an algorithm to create 3D game world using procedural generation. The proposed algorithm generates a two-dimensional contour in which the path is naturally connected using Perlin-Noise whose noise is gradually changed. A three-dimensional Height-Map is created based on the generated two-dimensional contour lines. The generated Height-Map show that the shape of the map is normal and that the player is able to move around all the sections as in the game world created by hand. In the future, we will improve the performance of algorithms and apply them to game.

주제어

표/그림 (10)

그림 [Fig. 1] Noise and Perlin-Noise
그림 [Fig. 2] Perlin-Noise based image and Height-Map
그림 [Fig. 3] Scale for world density (2, 5, 10)
그림 [Fig. 4] Frequency and Amplitude
그림 [Fig. 5] Octave settings for detail of Game-World
그림 [Fig. 6] Variation of Game-World by octaves
그림 [Fig. 7] Create mesh based Mesh-Map
그림 [Fig. 8] 3-Dimension Height-Map
그림 [Fig. 9] Game-World with map attributes and colors
그림 [Fig. 10] Procedural Geneartion(left), Hand-Draw(right)

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 게임월드 제작에 소요되는 시간을 단축하기 위해 개발자가 직접 게임월드를 제작하는 것이 아닌 일련의 규칙을 반복적으로 수행하여 게임에서 활용 가능한 게임월드를 자동으로 생성하는 절차적 생성(Procedural Generation) 알고리즘을 제안하였다.
본 논문에서는 펄린 노이즈(Perlin-Noise)를 이용해 등고선 데이터를 연산하고, 게임월드를 제작하는 절차적 생성(Procedural Generation) 알고리즘을 제안하였다. 제안하는 알고리즘은 점진적으로 노이즈가 변화되도록 하여 게임월드 제작에 활용 가능한 2차원의 등고선 데이터를 연산하고, 연산된 데이터를 활용해 3차원의 높이 맵(Height-Map)을 제작한다.

제안 방법

연산이 완료된 등고선 데이터를 바탕으로 높낮이가 표현되는 3차원의 메시 기반 높이 맵(Height-Map)을 제작한다. 마지막으로 높이에 따라 표현되는 맵의 속성과 색상을 설정하여 게임에서 사용가능한 게임월드를 제작한다.
연산이 완료된 등고선 데이터를 바탕으로 높낮이를 나타낼 수 있는 3차원의 높이 맵(Height-Map)을 생성한다. 마지막으로 맵의 높낮이에 맞게 게임월드의 속성과 색상을 설정하여 실제 게임에서 사용하는 게임월드를 제작한다.
본 논문에서 제안하는 알고리즘의 효율성을 검증하기 위해 제안하는 알고리즘으로 제작된 게임월드와 수작업으로 제작된 게임월드에서 캐릭터의 이동에 대한 시뮬레이션을 진행하였다. 실험 결과 제안하는 알고리즘으로 자동 생성한 게임월드에서 캐릭터가 접근할 수 없는 제한구역이 존재하지 않았으며, 게임월드의 모든 곳을 돌아다닐 수 있는 것을 확인하였다.
본 논문에서 제안하는 절차적 생성 알고리즘은 펄린 노이즈(Perlin-Noise)를 이용해 점진적으로 노이즈가 변화되도록 하여 게임월드 제작에 활용 가능한 2차원의 등고선 데이터를 연산한다. 연산이 완료된 등고선 데이터를 바탕으로 높낮이를 나타낼 수 있는 3차원의 높이 맵(Height-Map)을 생성한다.
생성이 완료된 높이 맵(Height-Map)의 높이 데이터를 바탕으로 게임월드에 표현되는 맵의 속성을 설정하고, 각 속성에 맞는 색상을 설정하여 실제 게임에서 사용 가능한 게임월드를 제작한다.
절차적 생성(Procedural Generation) 알고리즘을 이용해 게임월드를 제작하기 위해 먼저 펄린 노이즈(Perlin-Noise)를 이용하여 2차원의 등고선 데이터를 생성한다. 생성한 등고선 데이터를 이용하여 높낮이가 표현되는 3차원의 메시 기반 높이 맵(Height-Map)을 제작한다. 마지막으로 높이에 따라 표현되는 게임월드의 속성과 색상을 설정하여 게임에서 사용가능한 맵을 생성한다.
제안하는 알고리즘은 펄린 노이즈를 이용해 점진적으로 노이즈가 변화되도록 하여 게임월드 제작에 활용 가능한 2차원의 등고선 데이터를 연산한다. 연산이 완료된 등고선 데이터를 바탕으로 높낮이가 표현되는 3차원의 메시 기반 높이 맵(Height-Map)을 제작한다. 마지막으로 높이에 따라 표현되는 맵의 속성과 색상을 설정하여 게임에서 사용가능한 게임월드를 제작한다.
본 논문에서 제안하는 절차적 생성 알고리즘은 펄린 노이즈(Perlin-Noise)를 이용해 점진적으로 노이즈가 변화되도록 하여 게임월드 제작에 활용 가능한 2차원의 등고선 데이터를 연산한다. 연산이 완료된 등고선 데이터를 바탕으로 높낮이를 나타낼 수 있는 3차원의 높이 맵(Height-Map)을 생성한다. 마지막으로 맵의 높낮이에 맞게 게임월드의 속성과 색상을 설정하여 실제 게임에서 사용하는 게임월드를 제작한다.
절차적 생성(Procedural Generation) 알고리즘을 이용해 게임월드를 제작하기 위해 먼저 펄린 노이즈(Perlin-Noise)를 이용하여 2차원의 등고선 데이터를 생성한다. 생성한 등고선 데이터를 이용하여 높낮이가 표현되는 3차원의 메시 기반 높이 맵(Height-Map)을 제작한다.
본 논문에서는 펄린 노이즈(Perlin-Noise)를 이용해 등고선 데이터를 연산하고, 게임월드를 제작하는 절차적 생성(Procedural Generation) 알고리즘을 제안하였다. 제안하는 알고리즘은 점진적으로 노이즈가 변화되도록 하여 게임월드 제작에 활용 가능한 2차원의 등고선 데이터를 연산하고, 연산된 데이터를 활용해 3차원의 높이 맵(Height-Map)을 제작한다. 제작이 완료된 높이 맵의 높낮이에 맞게 게임월드의 속성과 색상을 설정하여 실제 게임에서 사용하는 게임월드를 제작하였다.
제안하는 알고리즘은 펄린 노이즈를 이용해 점진적으로 노이즈가 변화되도록 하여 게임월드 제작에 활용 가능한 2차원의 등고선 데이터를 연산한다. 연산이 완료된 등고선 데이터를 바탕으로 높낮이가 표현되는 3차원의 메시 기반 높이 맵(Height-Map)을 제작한다.
제안하는 알고리즘은 점진적으로 노이즈가 변화되도록 하여 게임월드 제작에 활용 가능한 2차원의 등고선 데이터를 연산하고, 연산된 데이터를 활용해 3차원의 높이 맵(Height-Map)을 제작한다. 제작이 완료된 높이 맵의 높낮이에 맞게 게임월드의 속성과 색상을 설정하여 실제 게임에서 사용하는 게임월드를 제작하였다.
본 논문에서 제안하는 절차적 생성 알고리즘은 펄린 노이즈(Perlin-Noise)를 이용해 점진적으로 노이즈가 변화되도록 하여 게임월드 제작에 활용 가능한 2차원의 등고선 데이터를 연산한다. 연산이 완료된 등고선 데이터를 바탕으로 높낮이를 나타낼 수 있는 3차원의 높이 맵(Height-Map)을 생성한다.

성능/효과

본 논문에서 제안하는 알고리즘의 효율성을 검증하기 위해 두 개의 게임월드에서 캐릭터의 이동에 대한 시뮬레이션을 진행하였으며, 캐릭터가 접근할 수 없는 제한구역 없이 두 월드에서 잘 이동하는 것을 확인하였다.
본 논문에서 제안하는 알고리즘의 효율성을 검증하기 위해 제안하는 알고리즘으로 제작된 게임월드와 수작업으로 제작된 게임월드에서 캐릭터의 이동에 대한 시뮬레이션을 진행하였다. 실험 결과 제안하는 알고리즘으로 자동 생성한 게임월드에서 캐릭터가 접근할 수 없는 제한구역이 존재하지 않았으며, 게임월드의 모든 곳을 돌아다닐 수 있는 것을 확인하였다.

후속연구

향후에는 생성된 게임월드에 지형의 속성에 따라 나무, 건물 등과 같은 오브젝트를 자동으로 배치하도록 알고리즘의 성능을 향상시켜 실제 게임에 적용할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	절차적 생성(Procedural Generation) 알고리즘이란 무엇인가?	절차적 생성(Procedural Generation) 알고리즘은 일련의 규칙을 반복적으로 수행하여 게임에 활용되는 콘텐츠를 자동으로 생성하는 알고리즘이다. 게임의 규모와 함께 게임 내에 활용되는 콘텐츠의 양이 늘어나기 때문에 콘텐츠 제작에 많은 시간이 소요된다.
	게임월드의 규모가 점점 방대해짐에 따라 어떤 추세를 보이는가?	게임월드는 일반적으로 게임을 개발하는 개발자가수작업으로 제작하고 배치한다. 하지만 게임월드의 규모가 점점 방대해지고 있기 때문에 게임월드에 내포되는 오브젝트를 제작하고 디자인하는데 소요되는 시간과 인력 또한 증가하는 추세이다.
	절차적 생성(Procedural Generation) 알고리즘은 어떠한 과정으로 게임월드를 제작하는가?	제안하는 알고리즘은 펄린 노이즈를 이용해 점진적으로 노이즈가 변화되도록 하여 게임월드 제작에 활용 가능한 2차원의 등고선 데이터를 연산한다. 연산이 완료된 등고선 데이터를 바탕으로 높낮이가 표현되는 3차원의 메시 기반 높이 맵(Height-Map)을 제작한다. 마지막으로 높이에 따라 표현되는 맵의 속성과 색상을 설정하여 게임에서 사용가능한 게임월드를 제작한다.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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