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언리얼 엔진

애니메이션 최적화

언리얼 엔진

애니메이션 블루프린트 를 만드는 와중에, 프로젝트에서 애니메이션이 최대한 부드럽게 돌아가도록 하기 위해 유념해야 할 것이 몇 가지 있습니다. 이 중 어떤 것은 기본으로 적용되는 것도 있고, 어떤 것은 애니메이션 블루프린트를 구성할 때 접근법을 고려해야 하는 것도 있습니다. C++ 를 통해 애니메이션 업데이트 방법이나 발생 시기도 제어할 수 있도록 해주면, 퍼포먼스를 더욱 향상시킬 수 있습니다.

멀티 스레드 애니메이션 업데이트

보다 많은 애니메이션 작업을 워커 스레드에서 돌릴 수 있도록 해주는 프로젝트 세팅 이며, 기본으로 켜져있습니다:

  • 프로젝트 세팅 에서 General Settings (일반 세팅) > Anim Blueprints (애님 블루프린트 아래 Allow Multi Threaded Animation Update** (멀티 스레드 애니메이션 업데이트 허용) 옵션이 켜졌는지 확인합니다.

    ProjectSettings.png

이 옵션은 기본적으로 애니메이션 블루프린트 그래프 업데이트가 게임 스레드 이외에서 이루어질 수 있도록 하는 것입니다. 또한 애니메이션 블루프린트 컴파일러에 안전하지 않은 연산을 시도할 때 경고를 띄우는 몇 가지 검사도 같이 활성화됩니다. 애니메이션 블루프린트 안에서, Use Multi Threaded Animation Update (멀티 스레드 애니메이션 업데이트 사용) 옵션도 켜져있는지 확인하는 것이 좋습니다.

  • 애니메이션 블루프린트에서 클래스 세팅 아래 Use Multi Threaded Animation Update (멀티 스레드 애니메이션 업데이트 사용) 옵션이 켜졌는지 확인합니다.

    AnimBPMultiThreadOption.png

이 기능의 주된 동력은 여러 스레드에 걸친 데이터 접근 밀도를 높이기 위해서였습니다. 그러기 위해, 다수의 애님 그래프 접근 데이터를 UAnimInstance 에서 새로운 구조체 FAnimInstanceProxy 로 옮겼습니다. 이 프락시 구조체에 UAnimInstance 에서 찾은 다량의 데이터가 있습니다.

일반적으로, UAnimInstance 는 애님그래프 노드 내에서 (Update/Evaluate 호출로) 접근 또는 치환되어서는 안됩니다. 다른 스레드에서 실행할 수 없기 때문입니다. 태스크 처리(in-flight) 도중 FAnimInstanceProxy 접근을 방지하기 위한 잠금 래퍼가 (GetProxyOnAnyThreadGetProxyOnGameThread ) 있습니다. 최악의 경우, 태스크 완료를 기다린 후 프락시에서 데이터 읽기 쓰기를 허용한다는 개념입니다.

애님 그래프 관점에서는, 애니메이션 노드로부터 FAnimInstanceProxy 만 접근 가능하지, UAnimInstance 는 아닙니다. 매 틱마다 프락시와의 데이터 교환은 (버퍼링이든 복사든 기타 다른 전략을 통해서든) FAnimInstanceProxy::PreUpdate 또는 FAnimInstaceProxy::PreEvaluateAnimation 에서 일어나야 합니다. 그 후 외부 오브젝트에서 접근할 필요가 있는 데이터가 있으면 FAnimInstanceProxy::PostUpdate 에서 프락시를 통해 교환/복사해야 할 것입니다.

이는 태스크 처리 도중 다른 클래스에서 멤버 변수를 접근할 수 있는 UAnimInstance 의 일반적 용도와 충돌이 일어나는 부분입니다. 다른 클래스에서 애님 인스턴스 직접 접근을 아예 시도조차 않는 것을 추천합니다. 그 대신, 애님 인스턴스는 다른 곳에서 데이터를 끌어와야 합니다.

예제 커스텀 네이티브 AnimInstance

아래 코드 블럭은 새로운 FAnimInstanceProxy 를 사용하여 커스텀 네이티브 AnimInstance 클래스를 만드는 예제로, 내부 작업 접근을 허가하고 프락시와 인스턴스 사이 공유 데이터 복사를 피하고 있습니다:

USTRUCT()

struct FExampleAnimInstanceProxy : public FAnimInstanceProxy

{

    GENERATED_BODY()

    FExampleAnimInstanceProxy()

    : FAnimInstanceProxy()

    {}

    FExampleAnimInstanceProxy(UAnimInstance* Instance);

    virtual void Update(float DeltaSeconds) override

    {

        // Update internal variables

        MovementAngle += 1.0f * DeltaSeconds;

        HorizontalSpeed = FMath::Max(0.0f, HorizontalSpeed - DeltaSeconds);

    }

public:

    UPROPERTY(Transient, BlueprintReadWrite, EditAnywhere, Category = "Example")

    float MovementAngle;

    UPROPERTY(Transient, BlueprintReadWrite, EditAnywhere, Category = "Example")

    float HorizontalSpeed;

};

UCLASS(Transient, Blueprintable)

class UExampleAnimInstance : public UAnimInstance

{

     GENERATED_UCLASS_BODY()

private:

    // The AllowPrivateAccess meta flag will allow this to be exposed to Blueprint,

    // but only to graphs internal to this class.

    UPROPERTY(Transient, BlueprintReadOnly, Category = "Example", meta = (AllowPrivateAccess = "true"))

    FExampleAnimInstanceProxy Proxy;

    virtual FAnimInstanceProxy* CreateAnimInstanceProxy() override

    {

        // override this to just return the proxy on this instance

        return &Proxy;

    }

    virtual void DestroyAnimInstanceProxy(FAnimInstanceProxy* InProxy) override

    {

    }

    friend struct FExampleAnimInstanceProxy;

};

애니메이션 빠른 경로

Animation Fast Path (애니메이션 빠른 경로)는 애님그래프 업데이트 내 변수 접근을 최적화시킬 수 있는 방편입니다. 엔진이 블루프린트 코드를 실행(시켜 블루프린트 가상 머신을 호출)하도록 하기 보다는 파라미터를 내부적으로 복사할 수 있도록 해줍니다. 컴파일러가 현재 최적화시킬 수 있는 구조체는 멤버 변수, 부정 부울 멤버 변수, 중첩 구조체의 멤버 등입니다.

애니메이션 빠른 경로 옵션은 프로젝트 세팅 중 기본으로 켜져있습니다:

  • 프로젝트 세팅General Settings (일반 세팅) 아래 Anim Blueprints (애님 블루프린트)에서 Optimize Anim Blueprint Member Variable Access (애님 블루프린트 멤버 변수 접근 최적화) 옵션이 켜졌는지 확인합니다.

    FastPathEnabled.png

애니메이션 빠른 경로 옵션을 활용하기 위해서는, 애니메이션 블루프린트의 애님 그래프 안에서, 실행중인 블루프린트 로직이 없는지 확인합니다. 아래 그림에서, 다수의 블렌드 스페이스 애셋을 구동시키는 데 사용되고 있는 플로트 값을 다수 읽어 Blend 를 통해 최종 애니메이션 포즈를 만들고 있습니다. 각 노드 우상단 구석에 있는 번개 아이콘을 통해 실행중인 로직이 없어 빠른 경로를 활용중임을 알 수 있습니다.

FastPathExample_1.png

이 망에 아래 예제와 같은 계산 형태를 추가한다면, 그에 연관된 노드는 더이상 빠른 경로를 사용하지 않을 것입니다.

FastPathExample_2.png

위는, 이제 블루프린트 로직을 실행하여 TEST_Blend2D 노드에 물려주는 값을 생성하고 있기에, 더이상 빠른 경로를 사용하지 않습니다 (번개 아이콘이 제거됩니다).

빠른 경로 메서드

애니메이션 블루프린트가 빠른 경로를 사용하도록 하기 위해서 확인할 사항:

Access Member Variables Directly (멤버 변수 직접 접근)

아래는 빠른 경로를 사용하여 부울 변수 값을 직접 접근하여 읽어서 포즈를 결정하고 있습니다.

AccessDirectly.png

다음 예제에서는, 빠른 경로를 사용하지 않고 있는데, 부울 변수가 true 와 같은지 알아보는 로직을 통하고 있기 때문입니다.

AccessDirectlyBPLogic.png

부정 부울 멤버 변수 접근

아래는 빠른 경로를 사용하여 부정 부울 값을 읽어 포즈를 결정하고 있습니다.

AccessNegatedBooleans.png

다음 예제에서는, 빠른 경로를 사용하지 않고 있는데, 부울 변수가 true 와 같지 않은지 알아보는 로직을 통하고 있기 때문입니다.

AccessNegatedBooleansBPLogic.png

중첩 구조체 멤버 접근

아래는 로테이터 변수를 분리하여 Pitch 와 Yaw 변수를 직접 접근하여 Aim Offset 에 물려주고 있습니다.

AccessMembersOfStruct.png

Break Struct 노드를 사용하여 멤버 접근

아래는 Break Struct 노드로 로테이터를 XYZ 값으로 분리하여 Aim Offset 에 물려주고 있습니다.

AccessByBreakStruct.png

몇몇 Break Struct 노드 중 Break Transform 같은 것은 현재 빠른 경로를 사용하지 않고 있는데, 단순히 데이터를 복사하는 게 아니라 내부적으로 변환을 하기 때문입니다.

블루프린트 사용 관련 경고

애니메이션 블루프린트가 빠른 경로를 사용하는지 확인하기 위해서는, Warn About Blueprint Usage (블루프린트 사용 관련 경고) 옵션을 켜면 애님그래프에서 블루프린트 가상 머신으로 호출을 할 때마다 컴파일러가 컴파일러 결과 로그 창에 경고를 내도록 합니다.

  • Warn About Blueprint Usage 옵션은 애니메이션 블루프린트클래스 세팅Optimization (최적화) 아래에서 찾을 수 있습니다.

    WarningOption.png

    컴파일러가 빠른 경로를 사용하지 않는 노드를 확인할 때마다, **컴파일러 결과* 로그에 표시해 줍니다.

    ExampleWarningShown.png

    위에서, 애님 그래프에 블루프린트 로직을 실행하고 경고 옵션이 켜져 있어서, 컴파일러 경고 창에 경고 메시지가 뜨며, 그것을 클릭하면 문제가 된 노드로 이동합니다. 어떤 최적화가 필요한지 추적하는데 도움이 되며, 문제의 원인이 될 수 있는 노드를 알아낼 수 있습니다.

일반 팁

애니메이션 사용 퍼포먼스를 고려하기 시작하면서, 최적화 작업을 할 때 따르면 좋을 몇 가지 지침입니다.

프로젝트의 규모와 범위에 따라, 조금 더 심한 변화가 필요할 수도 있지만, 일반적으로는 이 정도로 시작하기 좋습니다.

  • Parallel Updates (병렬 업데이트) 조건이 만족되었는지 확인하세요.

    • 게임 스레드에서 실행중인 애니메이션의 업데이트 페이즈를 피하기 위해 만족해야 하는 모든 조건은 UAnimInstance::NeedsImmediateUpdate 에서 확인할 수 있습니다. 캐릭터 이동에 루트 모션이 필요한 경우, 캐릭터 이동은 멀티 스레드가 아니라 병렬 업데이트가 불가능합니다.

  • 블루프린트 가상 머신으로의 호출을 피하세요.

    • 블루프린트 네이티브화 를 통해 C++ 코드로 변환하는 것을 고려해 보세요.

    • 애니메이션 블루프린트의 이벤트 그래프 를 비워두세요. 커스텀 UAnimInstanceFAnimInstanceProxy 파생 클래스를 사용하고 프락시의 모든 작업은 워커 스레드에서 실행되는 FAnimInstanceProxy::UpdateFAnimInstanceProxy::Evaluate 도중에 하세요.

    • 애니메이션 블루프린트의 애님 그래프 내 노드가 빠른 경로를 사용하도록 되어있는지 구조를 확인하세요.

    • 프로젝트 세팅Optimize Anim Blueprint Member Variable Access (애님 블루프린트 멤버 변수 최적화) 옵션이 켜져있는지 확인하세요. 자기 클래스의 멤버 변수에 직접 접근하는 애니메이션 블루프린트 노드가 블루프린트 가상 머신으로의 썽크를 피하는 최적화된 경로를 사용하는지 여부를 제어해주는 옵션입니다.

    • 일반적으로 애님 그래프 실행의 가장 비싼 부분인 가장 머신으로의 호출을 피하는 것이 애니메이션 블루프린트의 퍼포먼스를 최대로 뽑아내는 핵심입니다.

  • 업데이트 속도 최적화(URO)를 사용하세요.

    • 애니메이션 틱이 너무 자주 발생하지 않도록 해줍니다. 이 옵션을 어떻게 적용할지는 게임에 달려있지만, 다수 캐릭터의 적당한 거리에서 업데이트 속도를 15Hz 미만으로 하고 보간도 끌 것을 추천합니다.

    • 이 옵션을 켜려면, 스켈레탈 메시 컴포넌트의 Enable Update Rate Optimizations (업데이트 속도 최적화 켜기) 옵션을 설정하고 AnimUpdateRateTick() 을 레퍼런싱합니다.

      • 옵션으로, Display Debug Update Rate Optimizations (업데이트 속도 최적화 디버그 표시)를 켜면 적용중인 URO 디버깅 화면 표시를 사용할 수 있습니다.

  • 컴포넌트가 스켈 바운드 사용 옵션을 켜세요.

    • 스켈레탈 메시 컴포넌트에서, Component Use Skel Bounds (컴포넌트가 스켈 바운드 사용) 옵션을 켜세요.

    • 피직스 애셋 사용을 생략하는 대신 항상 스켈레탈 메시에 정의된 고정 바운드를 사용합니다.

    • 모든 프레임의 컬링에 바운딩 볼륨을 재계산하는 것도 생략되어 퍼포먼스가 향상됩니다.

기타 고려사항

프로젝트 프로파일링 작업을 할 때, 워커 스레드가 완료된 이후 메인 스레드에서 스켈레탈 메시에 대해 FParallelAnimationCompletionTask 가 실행되는 것이 보일 수 있습니다. 병렬 업데이트 조건이 만족되면 프로파일에서 보게 될 대량의 메인 스레드 작업으로, 구성에 따라 보통 몇 가지로 구성됩니다:

  • 예를 들면 컴포넌트 이동, 본에 대한 피직스 오브젝트 업데이트 입니다.

    • 피직스가 실제로 필요하지 않은 것에 대한 피직스 업데이트를 피하도록 하는 것이 이 부분을 줄이는 핵심입니다.

  • 애니메이션 노티파이 발동입니다.

    • 이는 블루프인트가 아니어야 하며, 효율을 위해 블루프린트 가상 머신 호출을 피하기 위해서입니다.

    • 마찬가지로 애니메이션 오브젝트의 수명에 영향을 줄 수 있으니 게임 스레드에서 해야 하는 부분입니다.

  • URO 가 켜진 경우 애니메이션 보간입니다.

  • 머티리얼 또는 모프 타깃 커브가 사용중인 경우 커브 블렌딩 입니다.