샌드박스 채굴 시뮬레이터, 지하 생존 탐험, 전술 파괴 전장 게임(Miner's Haven, Deepwoken 채굴 동굴 등)에서 실시간 지형 변형은 핵심 게임플레이 메커니즘입니다. 플레이어는 지형을 파고 폭파할 때 서버 렉 없이 즉각적인 지반 함몰과 동굴 관통이 구현되기를 기대합니다.
로블록스의 스무스 터레인(Smooth Terrain) 엔진은 4x4x4 스터드 복셀 그리드로 공간을 분할하고 각 셀마다 재질 ID와 8비트 점유율(Occupancy) 밀도를 저장합니다. 단순한 방식으로 지형을 수정하면 매 프레임 막대한 네트워크 패킷이 발생하여 동기화 오류와 핑 폭발을 유발합니다. 본 가이드에서는 Luau를 활용하여 최적화된 복셀 굴착, 지지 구조 붕괴 감지, 고성능 파편 물리 시스템을 프로덕션 수준으로 구현합니다.
1. 복셀 파이프라인의 함정: 단순 지형 API 호출이 서버를 다운시키는 이유
복셀 메모리 구조를 이해하지 않고 지형 수정 함수를 남발하면 심각한 병목 현상이 발생합니다:
- 네트워크 복제 과부하: 매 프레임 터레인 API를 호출하면 압축되지 않은 복셀 데이터가 50명의 클라이언트에게 동시 브로드캐스트되어 패킷 손실과 핑 지연을 유발합니다.
- 물리 충돌체(Collision Hull) 무효화: 지형이 변경될 때마다 로블록스 물리 엔진이 주변 컨벡스 헐을 재계산하므로 무제한 호출 시 CPU 프레임타임이 폭증합니다.
- 공중 부양 불합리성: 지지대를 고려하지 않고 무차별 굴착 시 허공에 바위와 흙이 떠 있는 기괴한 현상이 발생하여 현실감이 파괴됩니다.
- 배치 버퍼 솔루션: 지형 파괴 요청을 4스터드 그리드 단위로 양자화하고 주기적으로 배치 처리함으로써 60 FPS를 안정적으로 유지합니다.
2. 수학적 원리: 4x4x4 스터드 복셀 텐서와 점유율(Occupancy) 밀도
로블록스 스무스 터레인은 정밀한 이산 그리드 대수학을 기반으로 동작합니다:
- 그리드 양자화(Grid Quantization): 월드 좌표 (X, Y, Z)는 `floor((coord + 2) / 4) * 4` 공식을 통해 고유한 4스터드 복셀 셀 인덱스로 변환됩니다.
- 점유율 및 재질 채널: 각 복셀 셀은 고유한 `Material`(암석, 모래, 흙)과 0.0(완전한 공기)에서 1.0(완전한 고체) 사이의 부동소수점 `Occupancy` 값을 가집니다.
- 구형 절삭 거리 공식: 폭발 중심 C와 반경 R에 대해 복셀 V의 점유율 O = clamp((R - (V - C).Magnitude) / 4 + 0.5, 0, 1)로 계산되어 부드러운 표면을 형성합니다.
- 구조적 너비 우선 탐색(BFS): 절삭된 지형 주변 26개 인접 복셀을 검사하여 기반암(Bedrock)까지 연결된 경로가 완전히 차단되었는지 판정합니다.
3. 완전한 프로덕션 복셀 굴착 엔진 Luau 구현
플레이어의 쿨다운을 검증하고 구형 지형 절삭과 최적화된 물리 파편을 생성하는 Luau 모듈입니다:
- 양자화 지형 절삭: `Terrain:FillBall`을 활용하여 지정된 반경 내의 지형을 매끄럽게 제거합니다.
- 물리 파편 인스턴싱: 충돌 판정이 제거된 경량 파편을 생성하여 TweenService로 페이드아웃 처리합니다.
- 쿨다운 검증: 플레이어별 굴착 시간 기록을 통해 클라이언트 익스플로잇 연타 공격을 원천 차단합니다.
--!strict
-- VoxelMiningEngine.luau
-- 로블록스 스튜디오용 실시간 복셀 지형 절삭 및 파편 제어 모듈
local Workspace = game:GetService("Workspace")
local Debris = game:GetService("Debris")
local TweenService = game:GetService("TweenService")
local Terrain = Workspace.Terrain
export type MiningConfig = {
MinDigRadius: number,
MaxDigRadius: number,
CooldownSec: number,
MaxDebrisPerHit: number,
}
local VoxelMiningEngine = {}
VoxelMiningEngine.__index = VoxelMiningEngine
function VoxelMiningEngine.new(config: MiningConfig?)
local self = setmetatable({}, VoxelMiningEngine)
self.Config = config or {
MinDigRadius = 2.0,
MaxDigRadius = 6.0,
CooldownSec = 0.25,
MaxDebrisPerHit = 6,
}
self.PlayerCooldowns = {} :: { [Player]: number }
return self
end
function VoxelMiningEngine:CanMine(player: Player): boolean
local now = os.clock()
local lastTime = self.PlayerCooldowns[player] or 0
if now - lastTime >= self.Config.CooldownSec then
self.PlayerCooldowns[player] = now
return true
end
return false
end
function VoxelMiningEngine:CarveTerrain(centerPos: Vector3, radius: number): (Enum.Material, number)
local clampedRadius = math.clamp(radius, self.Config.MinDigRadius, self.Config.MaxDigRadius)
-- 파괴 전 중심 위치의 지형 재질 샘플링
local sampleRegion = Region3.new(centerPos - Vector3.new(2,2,2), centerPos + Vector3.new(2,2,2))
sampleRegion = sampleRegion:ExpandToGrid(4)
local materials, occupancies = Terrain:ReadVoxels(sampleRegion, 4)
local dominantMaterial = Enum.Material.Rock
if materials[1] and materials[1][1] and materials[1][1][1] ~= Enum.Material.Air then
dominantMaterial = materials[1][1][1]
end
-- 실시간 스무스 터레인 감산 연산
Terrain:FillBall(centerPos, clampedRadius, Enum.Material.Air)
return dominantMaterial, clampedRadius
end
function VoxelMiningEngine:SpawnDebris(centerPos: Vector3, material: Enum.Material, count: number)
local debrisFolder = Workspace:FindFirstChild("MiningDebris")
if not debrisFolder then
debrisFolder = Instance.new("Folder")
debrisFolder.Name = "MiningDebris"
debrisFolder.Parent = Workspace
end
local spawnCount = math.clamp(count, 1, self.Config.MaxDebrisPerHit)
for _ = 1, spawnCount do
local chunk = Instance.new("Part")
chunk.Size = Vector3.new(math.random(6, 12) / 10, math.random(6, 12) / 10, math.random(6, 12) / 10)
chunk.Material = material
chunk.Color = Terrain:GetMaterialColor(material)
chunk.Position = centerPos + Vector3.new(
math.random(-15, 15) / 10,
math.random(0, 20) / 10,
math.random(-15, 15) / 10
)
chunk.CanCollide = false
chunk.CanTouch = false
chunk.CanQuery = false
chunk.Parent = debrisFolder
-- 사방으로 튀는 물리 충격 속도 부여
local impulse = Vector3.new(
math.random(-25, 25),
math.random(15, 35),
math.random(-25, 25)
)
chunk.AssemblyLinearVelocity = impulse
-- 자동 페이드아웃 및 가비지 수거
task.delay(1.2, function()
if chunk and chunk.Parent then
local tween = TweenService:Create(chunk, TweenInfo.new(0.4), { Transparency = 1 })
tween:Play()
tween.Completed:Connect(function()
chunk:Destroy()
end)
end
end)
end
end
function VoxelMiningEngine:ExecuteMine(player: Player, targetHit: Vector3, radius: number): boolean
if not self:CanMine(player) then
return false
end
local mat, finalRadius = self:CarveTerrain(targetHit, radius)
self:SpawnDebris(targetHit, mat, math.floor(finalRadius * 1.2))
return true
end
return VoxelMiningEngine
4. 지지 구조 붕괴 판정 및 물리 낙하 시스템
현실적인 채굴 게임플레이를 위해 공중에 뜬 지형이 그대로 유지되지 않고 낙하하도록 제어합니다:
- 기반암 앵커 역추적: 굴착 작업이 일어난 복셀 주변을 탐색하여 아래쪽 바닥까지 물리적 연결 고리가 유지되는지 BFS로 추적합니다.
- 고립된 지형 고리 식별: 반경 20스터드 내에 하향 연결 지지 구조가 0개인 고립 블록은 붕괴 대상(Structurally Compromised)으로 지정합니다.
- 동적 물리 객체 치환: 붕괴 판정을 받은 복셀 구역을 `Terrain:FillBlock`으로 지우고, 동일한 크기의 고정 해제(Unanchored) Part 블록으로 즉각 치환합니다.
- 동굴 붕괴 충격파: 낙하하는 바위 파편이 플레이어와 부딪힐 때 반경 내 화면 흔들림 및 대미지를 부여하여 목재 지지대 설치를 유도합니다.
5. 모바일 최적화 및 네트워크 복제 부하 분산
수십 명의 플레이어가 동시에 땅을 파는 환경에서도 모바일 60 FPS를 방어하는 최적화 규칙입니다:
- 클라이언트 전용 시각 파편: 파편 생성과 먼지 파티클은 원격 이벤트(RemoteEvent)를 통해 클라이언트에서만 생성하여 서버 물리 엔진 부하를 0으로 유지합니다.
- 4스터드 단위 연산 제한: 복셀 최소 해상도인 4스터드 미만의 미세 지형 연산을 금지하여 불필요한 충돌체 재연산을 방지합니다.
- 재질 색상 동적 바인딩: `Terrain:GetMaterialColor(material)` API를 활용하여 별도 텍스처 에셋 없이 지형과 동일한 파편 색상을 즉각 구현합니다.
- 파편 인스턴스 최대치 풀링: 월드 전체에서 활성화되는 물리 파편 개수를 최대 60개로 제한하여 FIFO 방식으로 자동 소멸시킵니다.
Frequently Asked Questions
Terrain:FillBall과 Terrain:WriteVoxels의 차이는 무엇인가요?
Terrain:FillBall은 C++ 엔진 내부에서 고속으로 구형을 파내거나 채우는 고수준 CSG 함수입니다. Terrain:WriteVoxels는 개발자가 3차원 점유율 배열을 직접 작성하여 복잡한 비정형 지형을 생성하는 저수준 API입니다.
파낸 지형의 표면이 계단처럼 각져 보이는 이유는 무엇인가요?
로블록스 스무스 터레인은 4x4x4 복셀을 기반으로 듀얼 컨투어링 폴리곤화를 수행합니다. 점유율을 0 또는 1로만 처리하지 않고 소수점 점유율을 부드럽게 감산하면 둥글고 매끄러운 곡면 표면이 생성됩니다.
플레이어가 절대 부술 수 없는 기반암(Bedrock)은 어떻게 만드나요?
지형을 파내기 전 해당 구역의 재질을 샘플링하여 현무암(Basalt) 등 지정된 기반암 재질일 경우 굴착 반경을 0으로 처리하거나 연산을 취소하도록 방어 로직을 작성합니다.
대규모 멀티플레이어 환경에서 지형 파괴를 저장하려면 어떻게 하나요?
변경된 복셀 좌표와 반경 정보를 직렬화된 델타 버퍼(Delta Buffer) 형태로 저장하고, 새로운 서버에 진입할 때 클라이언트에게 순차적으로 재생(Replay)하도록 구성합니다.
파편 파트가 많아지면 렉이 발생하지 않나요?
파편의 CanCollide, CanTouch, CanQuery 속성을 모두 false로 설정하면 물리 엔진의 충돌 연산 부하가 완전히 사라지므로 수백 개의 파편도 가볍게 렌더링할 수 있습니다.