환경 요소의 성능 분석

레벨 요소를 충분히 올렸다면, 이제는 보기 좋은 장면을 유지 가능한 성능으로 바꾸는 단계입니다.

레벨이 복잡해질수록 CPU/GPU/메모리 부담은 빠르게 커집니다.

그래서 성능 최적화(Performance Optimization)는 단순히 더 빠르게가 아니라, 다양한 기기에서 안정적인 프레임과 일관된 사용자 경험을 목표로 측정하고 개선하는 과정입니다.

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성능 최적화의 중요성 및 목표

성능 최적화는 게임 개발의 전 과정에 걸쳐 지속적으로 이루어져야 하는 작업입니다.

• 프레임 속도 (FPS) 유지: 플레이어가 쾌적하게 게임을 즐기려면 안정적인 프레임 속도(초당 프레임 수)가 필수적입니다. 목표 FPS (예: PC 60 FPS, 모바일 30 FPS)를 달성하고 유지해야 합니다.
• 다양한 하드웨어 지원: 저사양 기기에서도 게임이 원활하게 작동하도록 하여 더 많은 플레이어에게 접근성을 제공합니다.
• 배터리 효율 (모바일): 모바일 게임의 경우, 최적화는 배터리 소모를 줄여 플레이 시간을 늘리는 데 기여합니다.
• 개발 효율성: 최적화된 프로젝트는 빌드 시간 단축, 에디터 성능 향상 등 개발 과정 자체의 효율성도 높입니다.
• 버그 감소: 성능 저하로 인한 물리 버그, 로딩 지연 등의 문제를 예방합니다.

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성능 분석을 위한 기본 개념

성능 분석을 시작하기 전에 몇 가지 핵심 개념을 이해해야 합니다.

CPU (Central Processing Unit)

• 역할: 게임 로직, 물리 시뮬레이션, AI 계산, 애니메이션 블렌딩, 드로우 콜(Draw Call) 준비 등 게임의 진행과 렌더링 제출에 필요한 작업을 담당합니다.
• CPU 바운드 (CPU Bound): CPU가 GPU보다 느려 게임의 전체 프레임 속도를 제한하는 상태를 의미합니다.
• 주요 병목 요인
  • 과도한 블루프린트/C++ 로직: Event Tick에서 너무 복잡한 계산을 수행.
  • 많은 액터 수: 레벨에 배치된 액터 수가 너무 많거나, 복잡한 로직을 가진 액터가 많을 때.
  • 물리 시뮬레이션: 동시에 많은 오브젝트가 물리 시뮬레이션될 때.
  • AI 계산: 복잡한 AI 로직이나 많은 수의 AI 캐릭터.
  • 드로우 콜: CPU가 GPU에게 렌더링할 오브젝트 목록을 전달하는 횟수. 드로우 콜 수가 많으면 CPU 오버헤드가 증가합니다.

GPU (Graphics Processing Unit)

• 역할: 메시 렌더링, 셰이더 계산, 포스트 프로세싱, 그림자, 광원 계산 등 주요 그래픽 연산을 수행합니다. 그래픽 작업에도 CPU의 준비와 제출 비용이 있습니다.
• GPU 바운드 (GPU Bound): GPU가 CPU보다 느려 게임의 전체 프레임 속도를 제한하는 상태를 의미합니다.
• 주요 병목 요인
  • 폴리곤 수: 화면에 보이는 총 폴리곤 수가 너무 많을 때.
  • 오버드로우 (Overdraw): 투명하거나 반투명한 오브젝트(파티클, 유리, 식물)가 많이 겹쳐 렌더링될 때.
  • 복잡한 셰이더/머티리얼: 연산량이 많은 복잡한 머티리얼 사용.
  • 그림자: 다수의 동적 그림자 또는 고해상도 그림자.
  • 포스트 프로세싱: 블룸, 앰비언트 오클루전, 스크린 스페이스 리플렉션 등 고비용 후처리 효과.
  • 광원: 동적 광원 수가 많거나, 넓은 범위에 영향을 미치는 광원.

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언리얼 엔진의 성능 분석 도구

언리얼 엔진은 CPU와 GPU 병목 현상을 진단할 수 있는 다양한 도구를 제공합니다.

Stat 명령어

PIE를 실행한 뒤 콘솔에 입력하여 실시간 통계를 확인합니다. 콘솔 키는 키보드 배열과 프로젝트 설정에 따라 다르며, 일반적으로 백틱(~) 키를 사용합니다.

• Stat FPS: 현재 프레임 속도(FPS)를 표시합니다. 가장 기본적인 성능 지표입니다.
• Stat Unit
  • Game: CPU에서 게임 로직(블루프린트, AI, 물리) 처리 시간 (밀리초).
  • Draw: CPU에서 렌더링 명령을 GPU에 전달하는 시간 (드로우 콜 준비).
  • GPU: GPU에서 그래픽 렌더링 시간 (밀리초).
  • Frame: 총 프레임 시간 (밀리초).
  • 활용: Game 시간이 높으면 CPU 바운드, GPU 시간이 높으면 GPU 바운드를 의심할 수 있습니다. Draw 시간이 높으면 렌더 스레드의 작업과 대기를 더 조사합니다. Game·Draw·GPU는 겹쳐 실행될 수 있어 합산하지 않으며, Frame에는 동기화·프레임 제한에 따른 대기도 영향을 줍니다.
  • 예산 기준: 60FPS 목표는 한 프레임 약 16.67ms, 30FPS 목표는 약 33.33ms입니다. 같은 맵, 같은 카메라, 같은 해상도와 Scalability 조건에서 여러 프레임을 보고 가장 긴 축을 먼저 판정합니다.
• Stat Engine: 엔진의 전반적인 카운터와 시간을 확인합니다. 개별 함수나 스레드의 병목은 해당 Stat 그룹과 Unreal Insights로 좁힙니다.
• Stat SceneRendering: 장면 렌더링 통계를 확인하는 출발점입니다. GPU 패스별 시간은 Stat GPU, ProfileGPU 또는 GPU 트레이스로 확인합니다.
• Stat RHI: 하위 수준 렌더링 인터페이스 통계를 보여줍니다.
• RHI별 통계: Stat D3D12RHI 같은 그룹의 제공 여부와 항목은 엔진 버전·RHI·빌드에 따라 다릅니다. 사용 중인 빌드의 통계 목록에서 확인합니다.
• Unreal Insights: Game이나 Draw 축이 길 때 GameThread, RenderThread, RHIThread의 실제 호출 위치와 지속 시간을 타임라인으로 확인합니다.

ProfileGPU

• 역할: GPU 렌더링 파이프라인의 각 패스의 측정 시간을 확인하는 도구입니다. 캡처 오버헤드와 프레임 변동을 고려해 여러 표본을 비교합니다.
• 사용법: 게임 플레이 중 콘솔에 ProfileGPU를 입력합니다. 버전에 따라 GPU Visualizer, 로그 또는 Insights 연동으로 결과를 확인합니다.
• 활용: Translucency (투명도, 파티클), PostProcess (후처리), ShadowDepths (그림자 깊이), BasePass (주요 메시 렌더링) 등 어느 렌더링 단계가 가장 많은 시간을 소모하는지 파악하여 원인 후보를 찾고, 해당 요소를 하나씩 변경해 인과관계를 확인합니다.

뷰포트 시각화 모드

레벨 에디터 뷰포트 좌측 상단의 뷰 모드(View Mode) 드롭다운 메뉴에서 선택할 수 있습니다.

• Shader Complexity & Quads / Quad Overdraw: 픽셀 처리와 겹침이 많은 영역을 찾습니다. 제공되는 모드와 색상 범례를 확인하며, 색상을 GPU 밀리초로 해석하지 않습니다.
• Shader Complexity (셰이더 복잡도): 머티리얼의 셰이더 연산 복잡도를 색상으로 보여줍니다. 명령 수와 겹침에 대한 비용 추정이며, 텍스처 접근 등 실제 GPU 비용 전체를 나타내지는 않습니다.
• Light Complexity (광원 복잡도): 표면에 영향을 주는 비정적 광원의 수를 색상으로 보여줍니다. 동적 광원이 많은 영역을 식별합니다.
• Show > Collision 및 충돌 뷰 모드: 오브젝트의 충돌 메시를 시각적으로 보여줍니다. 불필요하게 복잡한 Complex Collision을 찾아낼 수 있습니다.
• LOD Coloration (LOD 색상): 각 메시의 현재 LOD 레벨을 색상으로 보여줍니다. LOD가 적절하게 작동하는지, 너무 낮은 LOD가 사용되거나 너무 높은 LOD가 멀리서 사용되는지 확인합니다.
• 활용: 시각적으로 병목 현상이 예상되는 부분을 빠르게 식별할 수 있습니다.

도구를 선택할 때는 질문 → 도구 → 지표 → 액션 순서로 매핑하면, 병목 원인을 추측이 아닌 데이터로 좁힐 수 있습니다.

Game은 Tick, AI, 물리, 블루프린트 호출을, Draw는 드로우콜과 렌더 제출을, GPU는 ShadowDepths, BasePass, PostProcess 같은 패스 비용을 먼저 확인합니다.

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환경 요소별 성능 분석 포인트

이제 실제 환경 요소들을 위 도구들을 사용하여 어떻게 분석하는지 알아봅시다.

메시 (Meshes)

• Stat SceneRendering / Stat RHI: 제공되는 draw·primitive 관련 카운터를 확인합니다. BasePass 시간 자체를 폴리곤 수로 읽지 말고, Nanite 사용 여부와 실제 카운터의 집계 범위를 함께 확인합니다.
• LOD Coloration 뷰 모드: 메시 LOD가 적절하게 작동하는지 확인합니다. 너무 멀리 있는 오브젝트가 높은 LOD로 렌더링되고 있지 않은지 확인합니다.
• 해결책
  • 불필요한 메시 폴리곤 감소 (리토폴로지, 최적화).
  • 적절한 LOD 설정 및 생성.
  • 하나의 메시로 합칠 수 있는 인접한 작은 메시들을 액터 병합 (Merge Actors) 기능으로 합쳐 드로우 콜 감소.

머티리얼 및 셰이더 (Materials & Shaders)

• Shader Complexity 뷰 모드: 복잡한 셰이더를 사용한 오브젝트를 식별합니다.
• ProfileGPU: BasePass 등 해당 머티리얼이 쓰이는 패스를 비교합니다. 패스 전체 시간만으로 개별 머티리얼의 비용을 확정할 수는 없습니다.
• 해결책
  • 복잡한 셰이더 연산 (특히 픽셀 셰이더) 최소화.
  • 텍스처 샘플러 수 줄이기.
  • 불필요한 노드 제거.
  • Translucent (투명) 머티리얼 사용 최소화 (오버드로우 유발).

광원 (Lighting)

• Light Complexity 뷰 모드: 동적 광원이 너무 많은 영역을 식별합니다.
• ProfileGPU: 현재 렌더링 경로에서 조명·그림자에 해당하는 패스 비용을 분석합니다. VSM 등 방식에 따라 패스 이름과 구성이 달라집니다.
• 해결책
  • 라이트맵 기반이면 Static/Stationary를 검토하고, 동적 조명이 필요하면 Movable 비용을 측정. Lumen GI에서는 사전 계산 정적 조명과의 차이를 먼저 확인.
  • 광원의 Attenuation Radius를 필요한 만큼만 작게 설정.
  • 그림자 품질 설정 조정.

파티클 및 특수 효과 (Particles & VFX)

• Shader Complexity & Quads / Quad Overdraw: 투명 파티클의 오버드로우 정도를 확인합니다.
• ProfileGPU: Translucency 등 관련 패스를 확인하여 반투명 오브젝트의 렌더링 비용을 분석합니다.
• 해결책
  • 파티클 스폰 속도 및 최대 파티클 수 제한.
  • 파티클 재질의 오버드로우 최소화 (Masked 재질 고려).
  • Niagara Effect Type과 Scalability의 거리·인스턴스 컬링 설정.
  • 플랫폼과 기능 제약을 확인한 뒤 GPU Compute Sim 비교. GPU 시뮬레이션에서도 시스템·이미터의 CPU 비용은 남음.

물리 시뮬레이션 (Physics Simulation)

• Stat Physics: 현재 버전이 제공하는 물리 통계를 확인하고, 상세 원인은 Insights와 Chaos Visual Debugger로 추적합니다.
• 충돌 시각화: 불필요하게 복잡한 충돌 메시를 식별합니다.
• 해결책
  • Simple Collision 적극 활용, Complex Collision 사용 제한.
  • Simulate Physics 활성화 오브젝트 수 제한.
  • 물리 오브젝트 슬립 활용.
  • 고속 오브젝트에만 CCD 사용.

포스트 프로세싱 비용 분석

• ProfileGPU: PostProcess 항목을 확인하여 후처리 효과의 비용을 분석합니다.
• 해결책
  • 불필요한 후처리 효과 비활성화.
  • 품질·해상도·샘플 수를 조정해 재측정. Intensity는 주로 외형 강도이므로 낮추기만 해서는 비용이 줄지 않을 수 있음.

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성능 분석 및 최적화 워크플로우

프로파일링 의사결정 순서 (실무용)

1. Stat Unit으로 Game, Draw, GPU 중 어디가 프레임 예산을 넘는지 먼저 고정합니다.
2. CPU 병목이면 Insights에서 액터 틱, 물리, AI, 블루프린트 중 실제로 큰 항목을 먼저 줄입니다.
3. Draw 병목이면 드로우콜, 컴포넌트 수, 머티리얼 섹션, HLOD/Instancing 가능성을 확인합니다.
4. GPU 병목이면 캡처에서 큰 패스를 골라 오버드로우, 그림자, 후처리, 반투명 중 해당 원인을 줄입니다.
5. 최적화 1회마다 동일한 카메라 위치/시나리오로 재측정하여 개선 폭을 기록합니다.
6. 목표 FPS에 도달하면 품질 옵션(Scalability)별 하한선도 함께 검증합니다.

Stat Unit의 Game, Draw, GPU 값을 먼저 나누면 어떤 도구로 더 깊게 볼지 결정하기 쉽습니다.

성능 병목 점검 체크리스트

• Stat Unit 측정 결과를 스크린샷/로그로 남기고 개선 전후를 비교했는가?
• 병목 원인을 추정이 아니라 ProfileGPU/시각화 모드로 확인했는가?
• 최적화 후 아트 품질 저하(깜빡임, 그림자 깨짐, 반사 품질 저하)를 검수했는가?
• 저사양/중간/고사양 프리셋에서 동일한 기능이 안정적으로 동작하는가?
• 팀 내 성능 기준(FPS, 메모리, 로딩 시간)을 문서화했는가?

변경 전후 기록