icon안동민 개발노트

3D 공간 오디오 구현

 언리얼 엔진에서 3D 공간 오디오를 구현하면 게임 내 사운드에 깊이와 현실감을 더할 수 있습니다.

 이 절에서는 C++를 사용하여 3D 공간 오디오를 구현하는 다양한 기법을 살펴보겠습니다.

UAudioComponent 클래스 활용

 UAudioComponent는 3D 공간 오디오 구현의 핵심 클래스입니다.

UCLASS()
class MYGAME_API AAudioEmitter : public AActor
{
    GENERATED_BODY()
 
public:
    AAudioEmitter();
 
    UPROPERTY(VisibleAnywhere, Category = "Audio")
    UAudioComponent* AudioComponent;
 
    UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Audio")
    void PlaySound(USoundBase* Sound);
};
 
AAudioEmitter::AAudioEmitter()
{
    AudioComponent = CreateDefaultSubobject<UAudioComponent>(TEXT("AudioComponent"));
    RootComponent = AudioComponent;
}
 
void AAudioEmitter::PlaySound(USoundBase* Sound)
{
    if (AudioComponent && Sound)
    {
        AudioComponent->SetSound(Sound);
        AudioComponent->Play();
    }
}

거리 기반 볼륨 및 피치 조절 구현

 거리에 따라 사운드의 볼륨과 피치를 조절하여 현실감 있는 3D 오디오를 구현할 수 있습니다.

void AAudioEmitter::SetupDistanceBasedEffects(float MinDistance, float MaxDistance)
{
    if (AudioComponent)
    {
        AudioComponent->bAutoActivate = true;
        AudioComponent->bAllowSpatialization = true;
        AudioComponent->bOverrideAttenuation = true;
        
        FAttenuationSettings AttenuationSettings;
        AttenuationSettings.FalloffMode = EAttenuationDistanceModel::Logarithmic;
        AttenuationSettings.DistanceAlgorithm = EAttenuationDistanceModel::Logarithmic;
        
        AttenuationSettings.AttenuationShapeExtents = FVector(MaxDistance);
        AttenuationSettings.FalloffDistance = MaxDistance;
 
        AudioComponent->AttenuationSettings = AttenuationSettings;
    }
}

방향성 사운드 구현

 특정 방향으로 소리가 전파되는 방향성 사운드를 구현할 수 있습니다.

void AAudioEmitter::SetDirectionalSound(float ConeInnerAngle, float ConeOuterAngle, float OuterVolumeMultiplier)
{
    if (AudioComponent)
    {
        FAttenuationSettings& AttenuationSettings = AudioComponent->AttenuationSettings;
        AttenuationSettings.bSoundMounted = true;
        AttenuationSettings.ConeInnerAngle = ConeInnerAngle;
        AttenuationSettings.ConeOuterAngle = ConeOuterAngle;
        AttenuationSettings.VolumeMultiplier = OuterVolumeMultiplier;
    }
}

오클루전 및 리버브 효과 구현

 오클루전과 리버브 효과를 추가하여 더욱 사실적인 사운드 환경을 만들 수 있습니다.

void AAudioEmitter::EnableOcclusionAndReverb()
{
    if (AudioComponent)
    {
        FAttenuationSettings& AttenuationSettings = AudioComponent->AttenuationSettings;
        
        // 오클루전 설정
        AttenuationSettings.bEnableOcclusion = true;
        AttenuationSettings.OcclusionTraceChannel = ECollisionChannel::ECC_Visibility;
        
        // 리버브 설정
        AttenuationSettings.bEnableReverb = true;
        AttenuationSettings.ReverbWetLevelMin = 0.1f;
        AttenuationSettings.ReverbWetLevelMax = 0.6f;
        AttenuationSettings.ReverbDistanceMin = 100.0f;
        AttenuationSettings.ReverbDistanceMax = 1000.0f;
    }
}

동적 사운드 감쇠 설정

 게임플레이 상황에 따라 동적으로 사운드 감쇠를 조절할 수 있습니다.

void AAudioEmitter::UpdateAttenuation(float NewMaxDistance)
{
    if (AudioComponent)
    {
        FAttenuationSettings& AttenuationSettings = AudioComponent->AttenuationSettings;
        AttenuationSettings.FalloffDistance = NewMaxDistance;
        AttenuationSettings.AttenuationShapeExtents = FVector(NewMaxDistance);
        
        AudioComponent->ModifyAttenuation(AttenuationSettings);
    }
}

복잡한 환경에서의 사운드 처리

 실내외 전환과 같은 복잡한 환경 변화에 대응하는 사운드 처리 방법

UCLASS()
class MYGAME_API AEnvironmentManager : public AActor
{
    GENERATED_BODY()
 
public:
    UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Audio")
    void TransitionEnvironment(bool bIsIndoor);
 
private:
    UPROPERTY()
    UAudioComponent* AmbientAudioComponent;
 
    UPROPERTY()
    USoundMix* IndoorSoundMix;
 
    UPROPERTY()
    USoundMix* OutdoorSoundMix;
};
 
void AEnvironmentManager::TransitionEnvironment(bool bIsIndoor)
{
    UGameplayStatics::PushSoundMixModifier(this, bIsIndoor ? IndoorSoundMix : OutdoorSoundMix);
 
    if (AmbientAudioComponent)
    {
        // 환경에 따른 앰비언트 사운드 전환
        USoundBase* NewAmbientSound = bIsIndoor ? IndoorAmbientSound : OutdoorAmbientSound;
        AmbientAudioComponent->SetSound(NewAmbientSound);
    }
 
    // 모든 활성 사운드에 대해 환경 변화 적용
    TArray<UAudioComponent*> AudioComponents;
    UAudioComponent::GetAudioComponentsWithinRadius(GetActorLocation(), 10000.0f, AudioComponents);
    
    for (UAudioComponent* AudioComp : AudioComponents)
    {
        if (AudioComp)
        {
            AudioComp->AdjustAttenuation(bIsIndoor ? IndoorAttenuationSettings : OutdoorAttenuationSettings);
        }
    }
}

다중 리스너 지원

 VR이나 분할 화면 게임에서 필요한 다중 리스너 지원

UCLASS()
class MYGAME_API AMultiListenerManager : public AActor
{
    GENERATED_BODY()
 
public:
    void UpdateListeners(const TArray<FTransform>& ListenerTransforms);
 
private:
    TArray<FAudioDevice::FListener> Listeners;
};
 
void AMultiListenerManager::UpdateListeners(const TArray<FTransform>& ListenerTransforms)
{
    if (GEngine)
    {
        FAudioDevice* AudioDevice = GEngine->GetMainAudioDevice();
        if (AudioDevice)
        {
            Listeners.SetNum(ListenerTransforms.Num());
            for (int32 i = 0; i < ListenerTransforms.Num(); ++i)
            {
                Listeners[i].Transform = ListenerTransforms[i];
            }
            AudioDevice->SetListeners(Listeners);
        }
    }
}

사운드 프로파일링 및 최적화 기법

 사운드 시스템의 성능을 모니터링하고 최적화하는 방법

UCLASS()
class MYGAME_API UAudioProfiler : public UObject
{
    GENERATED_BODY()
 
public:
    void ProfileAudioSystem();
 
private:
    void OptimizeAudioPlayback();
};
 
void UAudioProfiler::ProfileAudioSystem()
{
    FAudioDevice* AudioDevice = GEngine->GetMainAudioDevice();
    if (AudioDevice)
    {
        FAudioStats AudioStats;
        AudioDevice->GetAudioDeviceStats(AudioStats);
 
        UE_LOG(LogAudio, Log, TEXT("Active Sounds: %d"), AudioStats.NumActiveSounds);
        UE_LOG(LogAudio, Log, TEXT("Playing Sounds: %d"), AudioStats.NumPlayingSounds);
        UE_LOG(LogAudio, Log, TEXT("Stopping Sounds: %d"), AudioStats.NumStoppingSounds);
 
        if (AudioStats.NumActiveSounds > 100)
        {
            OptimizeAudioPlayback();
        }
    }
}
 
void UAudioProfiler::OptimizeAudioPlayback()
{
    // 우선순위가 낮은 사운드 정지 또는 볼륨 감소
    // 거리 기반 컬링 강화
    // 오디오 풀링 시스템 활성화
}

VR/AR 환경에서의 3D 오디오 구현

 VR/AR 환경에서는 더욱 정교한 3D 오디오 처리가 필요합니다.

UCLASS()
class MYGAME_API AVRAudioManager : public AActor
{
    GENERATED_BODY()
 
public:
    void UpdateListenerForVR(const FTransform& HeadTransform);
 
private:
    void ApplyHRTF(UAudioComponent* AudioComponent);
};
 
void AVRAudioManager::UpdateListenerForVR(const FTransform& HeadTransform)
{
    if (GEngine)
    {
        FAudioDevice* AudioDevice = GEngine->GetMainAudioDevice();
        if (AudioDevice)
        {
            AudioDevice->SetListener(AudioDevice->GetGameViewport(), 0, HeadTransform, 0.0f);
        }
    }
}
 
void AVRAudioManager::ApplyHRTF(UAudioComponent* AudioComponent)
{
    if (AudioComponent)
    {
        AudioComponent->bEnableHrtfForStereo = true;
        // HRTF 관련 추가 설정
    }
}

게임플레이와 3D 오디오의 효과적인 통합

 게임플레이 요소와 3D 오디오를 긴밀하게 연동하여 몰입감을 높일 수 있습니다.

UCLASS()
class MYGAME_API AGameplayAudioIntegrator : public AActor
{
    GENERATED_BODY()
 
public:
    UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Audio")
    void OnPlayerStateChanged(EPlayerState NewState);
 
    UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Audio")
    void OnEnvironmentChanged(EEnvironmentType NewEnvironment);
 
private:
    UPROPERTY()
    UAudioComponent* PlayerStateAudio;
 
    UPROPERTY()
    UAudioComponent* AmbientAudio;
 
    void UpdatePlayerStateAudio(EPlayerState State);
    void UpdateAmbientAudio(EEnvironmentType Environment);
};
 
void AGameplayAudioIntegrator::OnPlayerStateChanged(EPlayerState NewState)
{
    UpdatePlayerStateAudio(NewState);
    // 플레이어 상태에 따른 추가적인 오디오 효과 적용
}
 
void AGameplayAudioIntegrator::OnEnvironmentChanged(EEnvironmentType NewEnvironment)
{
    UpdateAmbientAudio(NewEnvironment);
    // 환경 변화에 따른 글로벌 오디오 파라미터 조정
}

 3D 공간 오디오를 효과적으로 구현하면 게임의 몰입감을 크게 향상시킬 수 있습니다. UAudioComponent를 활용하여 기본적인 3D 사운드를 구현하고, 거리 기반 효과, 방향성, 오클루전, 리버브 등을 추가하여 더욱 사실적인 사운드 환경을 만들 수 있습니다.

 복잡한 환경 변화에 대응하기 위해서는 동적 감쇠 설정과 환경 전환 로직을 구현해야 합니다. 다중 리스너 지원은 VR이나 분할 화면 게임에서 중요한 요소입니다.

 성능 최적화를 위해 사운드 프로파일링을 실시하고, 필요에 따라 사운드 우선순위 조정, 거리 기반 컬링, 오디오 풀링 등의 기법을 적용해야 합니다.

 VR/AR 환경에서는 HRTF(Head-Related Transfer Function)를 활용하여 더욱 정밀한 3D 오디오를 구현할 수 있습니다. 이는 사용자의 머리 움직임에 따른 실시간 오디오 처리가 필요합니다.

 마지막으로, 게임플레이 요소와 3D 오디오를 긴밀하게 연동하여 플레이어의 상태나 환경 변화에 따라 동적으로 사운드를 조절하면, 더욱 몰입감 있는 게임 경험을 제공할 수 있습니다. 이를 위해서는 게임플레이 시스템과 오디오 시스템 간의 효과적인 통신 구조를 설계해야 합니다.

사운드 큐 및 사운드 웨이브 기본오디오 컴포넌트 프로그래밍