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동적 3D 게임 환경에서의 실시간 경로탐색
Real-Time Path Finding on Dynamic 3D Game Environment 원문보기

한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부, 2006 Feb. 13, 2006년, pp.824 - 829  

권오익 (경원대학교 소프트웨어대학) ,  황보택근 (경원대학교 소프트웨어대학)

초록
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한정된 자원을 사용할 수 있는 게임 AI 분야에서는 시스템 자원을 적절하게 활용하여 현실감을 극대화 시키려는 노력이 중요한 이슈이며, 3D 게임에서 캐릭터들의 자연스러운 경로 탐색은 현실성을 높이는 중요한 척도 중 하나이다. 기존 연구에서는 주로 정적인 지형, 객체들을 적절하게 회피하는 경로에 대한 연구가 많이 진행되었다. 그러나 최근 널리 이용되고 있는 다중사용자가 접속하는 온라인 RPG 게임에서는 기존 방법을 그대로 적용하기에 많은 연산량이 필요한 문제점이 있다. 본 논문에서는 네비게이션 메시(Navigation Mesh) 기반으로 최적화된 A*, 그리고 밀개(Repulsors)의 방법을 통하여 동적인 환경에서 자연스러운 경로탐색을 수행하며 3D 게임에 적용 가능한 연산량을 충족하는 경로탐색 시스템을 제안하였다.

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

제안 방법

  • 본 시스템에서는 방향을 고려하게 되는데 연산량의 감소를 위해 8 방위(0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°)만 고려한다. 또한 구현코드 최적화를 위해 삼각함수의 각각의 sin, cos 값을 미리 계산하여 배열에 저장한다. 그림 2 는 y = −x-1 그래프를 오른쪽으로 0.
  • 제시된 경로탐색 시스템은 동적인 환경에서 특히 적합하다. 밀개를 통한 자연스러운 경로탐색을 위하여 최적 경로를 찾는 A*를 수행하지 않고 대강의 경로를 빠르게 탐색하고 탐색도중에 밀개의 영향력을 계산하는데 초점을 맞추어 수행하였다. A*의 최적화는 많은 연구가 되었으므로 비약적인 개선은 쉽지 않은 문제이다.
  • 본 논문에 제시된 경로탐색 시스템을 실제 3D 게임에서의 적용 가능성을 실험하기 위해서 간단한 지형과 장애물, 그리고 움직이는 객체들을 구성하여 구현해보았다.
  • 본 논문에서는 네비게이션 메시를 사용하고 부가적으로 계층적인 개념을 추가하여 경로탐색에 사용한다. 네비게이션 메시로 표현된 공간을 효율적으로 탐색하는 방법으로 A*[4]를 사용한다.
  • 본 시스템에서는 방향을 고려하게 되는데 연산량의 감소를 위해 8 방위(0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°)만 고려한다. 또한 구현코드 최적화를 위해 삼각함수의 각각의 sin, cos 값을 미리 계산하여 배열에 저장한다.

대상 데이터

  • 그림 1 (a) , 그림 1(b)를 비교해보면 삼각형 기반의 메시를 사용하는 방법에서는 벽에 가까이 붙는 문제를 자동적으로 해결해준다. 본 논문에서는 삼각형 기반의 네비게이션 메시를 사용하였다.

이론/모형

  • 하지만 이 방법을 연구하는 것도 커다란 주제이기 때문에 본 논문에서는 Paul[5]이 제안한 시스템을 적용하였다. 이 시스템의 핵심은 지형 데이터에서 “걸을 수 있는” 평면을 법선 정보를 이용하여 법선이 임계값 안에서 위로 향하고 있는 평면을 선택한 다음, Hertel-Mehlhorn 알고리즘[9]을 사용하여 볼록한 다각형을 찾는다. 그 후 인접한 노드를 합쳐 다각형을 구성한 다음 삼각형으로 나누어 하위 계층을 구성하는 메시를 생성한다.
  • 따라서 지형에 쓰이는 삼각형 메시를 적절하게 통합하여 네비게이션 메시로 생성하는 방법이 필요하다. 하지만 이 방법을 연구하는 것도 커다란 주제이기 때문에 본 논문에서는 Paul[5]이 제안한 시스템을 적용하였다. 이 시스템의 핵심은 지형 데이터에서 “걸을 수 있는” 평면을 법선 정보를 이용하여 법선이 임계값 안에서 위로 향하고 있는 평면을 선택한 다음, Hertel-Mehlhorn 알고리즘[9]을 사용하여 볼록한 다각형을 찾는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
네비게이션 메시는 3 차원 게임 환경에서 어떻게 정의되는가? 검색공간을 표현하는 방법은 여러 가지가 있다. 서론에서 소개한 다양한 기법들중 가장 강력한 방법으로 알려진 네비게이션 메시는 3 차원 게임 환경에서 “탐색을 할 수 있는 공간”으로 정의된다. 이러한 네비게이션 메시는 평면을 기술하는 볼록다각형의 집합이며, 게임내의 캐릭터들이 게임 세계안에서 네비게이션과 경로탐색을 위해 사용하는 간단하면서 직관적인 “평면도”이다.
네비게이션 종류 중 N 변 다각형을 메시로 사용하는 경우의 단점은? N 변 다각형 기반에서는 팔각형태의 방하나를 팔각형으로 표시 할 수 있지만, 삼각형 기반은 최소한 6 개의 삼각형이 필요하므로 메모리를 적게 차지한다. 하지만 N 변 다각형 기반의 메시는 벽에 가까이 붙어서 탐색 할 가능성이 높다는 단점을 가지며, 이러한 문제를 교정하기 위해서는 추가적인 작업이 필요하다. 삼각형 기반의 메시의 경우에는 벽에 붙어 탐색 할 수 있는 가능성을 피할 수 있다.
네비게이션의 종류를 나눈다면? 네비게이션의 종류는 N 변 다각형을 메시로 사용하는 경우와 삼각형을 메시로 사용하는 경우로 나눌 수 있다. N 변 다각형 기반에서는 팔각형태의 방하나를 팔각형으로 표시 할 수 있지만, 삼각형 기반은 최소한 6 개의 삼각형이 필요하므로 메모리를 적게 차지한다.
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