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[UE5] 추출 슈터 2-1. CMC 확장으로 Sprint/ADS/Crouch 네트워크 동기화

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📌 EmploymentProj의 GameplayFramework에 대해 알아보는 포스트
🚨 완성된 포스트가 아니므로, 지속적으로 수정됩니다!
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📋 기획

1. 이번 글에서 다루는 것

  • 기존 Server RPC Sprint를 CMC 확장(SavedMove)으로 리팩토링한 이유와 과정
  • UEPCharacterMovement: 커스텀 CMC 클래스 구현
  • FSavedMove_EPCharacter: 이동 입력 저장/복원/압축
  • FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter: 커스텀 SavedMove 할당
  • FObjectInitializer로 기본 CMC 교체
  • Sprint / ADS / Crouch 입력 처리
  • 네트워크 흐름 (클라 예측 → 서버 검증 → 보정 리플레이)

2. 왜 Server RPC가 아닌 CMC 확장인가

Server RPC 방식 (기존)

// EPCharacter.h
UPROPERTY(ReplicatedUsing=OnRep_IsSprinting)
bool bIsSprinting;

UFUNCTION()
void OnRep_IsSprinting();
	
UFUNCTION(Server, Reliable)
void Server_SetSprinting(bool bNewSprinting);

// EPCharacter.cpp
void AEPCharacter::Input_StartSprint(const FInputActionValue& Value)
{
	Server_SetSprinting(true);
}
void AEPCharacter::Input_StopSprint(const FInputActionValue& Value)
{
	Server_SetSprinting(false);
}

void AEPCharacter::OnRep_IsSprinting()
{
	GetCharacterMovement()->MaxWalkSpeed = bIsSprinting ? SprintSpeed : WalkSpeed;
}

void AEPCharacter::Server_SetSprinting_Implementation(bool bNewSprinting)
{
	bIsSprinting = bNewSprinting;
	
	GetCharacterMovement()->MaxWalkSpeed = bIsSprinting ? SprintSpeed : WalkSpeed;
}

실행 순서

  1. 클라이언트 측: 달리기 시작 → Input_StartSprint(…) 호출
  2. 클라이언트 측: Server_SetSprinting(true); RPC 호출
  3. 서버 측: 클라이언트의 달리기 상태와 속도를 변경
    • 이때, bIsSprinting 변수는 ReplicatedUsing이므로 복제 진행
  4. 클라이언트 측: bIsSprinting 변수가 변화하며, 콜백 함수 OnRep_IsSprinting 호출
    • 이제서야, 클라이언트 측의 달리기 속도 변경

문제

  • RPC 도착 전까지 클라는 달리지 않음
  • 서버 지연 시간으로 인해 불쾌함 유발

CMC 확장 방식 (변경)

클라: Sprint 입력
→ CMC.bWantsToSprint=true
→ 이동 패킷에 FLAG_Custom_0 포함
→ 서버 즉시 반영
서버 재시뮬레이션 시에도 같은 플래그 사용
→ 예측-검증 일치
→ 스냅 없음

비교표

  Server RPC 방식 CMC 확장 방식
동기화 별도 RPC + UPROPERTY 복제 이동 패킷에 포함 (자동)
클라 예측 불일치 가능 (보정 잦음) 일치 (SavedMove에 상태 포함)
코드량 적음 많음 (SavedMove 확장 필요)
대역폭 RPC + Replicated 변수 CompressedFlags 비트만 추가
적합한 상황 비이동 상태 (무기 교체 등) 이동속도에 영향 주는 상태

3. 전체 구조 개요

클래스 관계

클래스 역할
UEPCharacterMovement CMC 확장. Sprint/ADS 속도 제어, CompressedFlags 수신
FSavedMove_EPCharacter 매 프레임 이동 입력 저장/복원. 플래그를 CompressedFlags로 압축
FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter 커스텀 SavedMove 인스턴스 생성
AEPCharacter FObjectInitializer로 기본 CMC 교체. 입력 → CMC 플래그 설정

호출 관계도

classDiagram
    direction TB

    AEPCharacter --> UEPCharacterMovement : uses (FObjectInitializer로 교체)

    UEPCharacterMovement --> FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter : GetPredictionData_Client()
    FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter --> FSavedMove_EPCharacter : AllocateNewMove()

    class AEPCharacter {
        +AEPCharacter(FObjectInitializer)
    }

    class UEPCharacterMovement {
        +GetMaxSpeed()
        +UpdateFromCompressedFlags()
        +GetPredictionData_Client()
    }

    class FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter {
        +AllocateNewMove()
    }

    class FSavedMove_EPCharacter {
        +SetMoveFor()
        +GetCompressedFlags()
        +PrepMoveFor()
        +CanCombineWith()
        +Clear()
    }
  • 여기까지가 커스텀 CMC가 어떻게 생성되고, 할당되는지에 대한 과정이다.
    • 직접 코드를 하나하나 까보며 살펴보았다.
  • 클라이언트-서버가 어떻게 동기화하는지는 지금부터 살펴보자.

4. UEPCharacterMovement — 커스텀 CMC

4-0. CompressedFlags (UCharacterMovementComponent.h)

// Bit masks used by GetCompressedFlags() to encode movement information.
  enum CompressedFlags
  {
    FLAG_JumpPressed  = 0x01, // Jump pressed
    FLAG_WantsToCrouch  = 0x02, // Wants to crouch
    FLAG_Reserved_1 = 0x04, // Reserved for future use
    FLAG_Reserved_2 = 0x08, // Reserved for future use
    // Remaining bit masks are available for custom flags.
    FLAG_Custom_0 = 0x10,
    FLAG_Custom_1 = 0x20,
    FLAG_Custom_2 = 0x40,
    FLAG_Custom_3 = 0x80,
  };
};
  • 언리얼 엔진 코드에 포함된 CompressedFlags 열거형이다.
    • 점프, 웅크리기와 같은 플래그가 기본으로 포함된 것을 알 수 있으며,
      실제로도 기본 지원하고 있다.
    • 마치, MCU 혹은 아두이노의 코드 일부같이 생겼다.
  • 우리는 FLAG_Custom_X를 사용하여 커스텀 기능을 탑재할 수 있다.
  • 게임 서버 프로그래밍 책을 보면 알 수 있듯, 이렇게까지 하는 이유는 다음과 같다.
    • 송수신 데이터의 양이 줄어든다.
    • 네트워크 프로토콜을 최적화하여, 레이턴시가 줄어든다.

4-1. 헤더 (EPCharacterMovement.h)

UCLASS()
class EMPLOYMENTPROJ_API UEPCharacterMovement : public UCharacterMovementComponent
{
    GENERATED_BODY()

public:
    // CompressedFlags로 전송 (UPROPERTY 복제 아님)
    uint8 bWantsToSprint : 1;
    uint8 bWantsToAim : 1;

    UPROPERTY(EditDefaultsOnly, Category = "Movement")
    float SprintSpeed = 650.f;

    UPROPERTY(EditDefaultsOnly, Category = "Movement")
    float AimSpeed = 200.f;

    virtual float GetMaxSpeed() const override;
    virtual void UpdateFromCompressedFlags(uint8 Flags) override;
    virtual class FNetworkPredictionData_Client* GetPredictionData_Client() const override;
};
  • bWantsToSprint/bWantsToAim은 UPROPERTY가 아니므로, 복제되지 않는다.
  • 뒤에서 바로 설명하겠지만, 가상함수로 이루어진 세 함수들은 모두 오버라이드해야 한다.
    • GetMaxSpeed(): SetMoveFor() 함수 내에서 호출되며, 내야할 속도를 계산하는 역할을 한다.
    • UpdateFromCompressedFlags(): 클라이언트에게 받은 CompressedFlags를 통해, 상태를 복원하는 역할을 한다.
    • GetPredictionData_Client(): 이후에 FSavedMove_EPCharacter라는 것(예측한 움직임 저장용)이 나오는데,
      이를 통해 커스텀 플래그를 적용시킬 수 있게된다.
      직역해보면 클라이언트 예측 데이터 얻기 정도인데, 얼추 맞는걸 알 수 있다.

4-2. GetMaxSpeed()

float UEPCharacterMovement::GetMaxSpeed() const
{
    if (bWantsToSprint && IsMovingOnGround()) return SprintSpeed;
    if (bWantsToAim) return AimSpeed;
    return Super::GetMaxSpeed();
}
  • GetMaxSpeed(): SetMoveFor() 함수 내에서 호출되며, 내야할 속도를 계산하는 역할을 한다.
  • SetMoveFor()가 나중에 나오겠지만 이는 매 프레임 이동을 계산할 수 있게 해주는 함수이다.
  • ADS가 Sprint보다 이후에 나온다.
    • 즉, ADS는 Sprint보다 후순위이다.
  • 클라이언트와 서버 양쪽에서 동일하게 호출된다.

4-3. UpdateFromCompressedFlags()

void UEPCharacterMovement::UpdateFromCompressedFlags(uint8 Flags)
{
    Super::UpdateFromCompressedFlags(Flags);
    bWantsToSprint = (Flags & FSavedMove_Character::FLAG_Custom_0) != 0;
    bWantsToAim   = (Flags & FSavedMove_Character::FLAG_Custom_1) != 0;
}
  • UpdateFromCompressedFlags(): 클라이언트에게 받은 CompressedFlags를 통해, CMC 플래그 상태를 복원하는 역할을 한다.
  • Super 호출로 기본 플래그(Jump, Crouch 등)도 빼먹지 않고 처리한다.
  • 이후 GetMaxSpeed()를 통해 올바른 속도로 서버에서 재시뮬레이션을 한다.

4-4. GetPredictionData_Client()

FNetworkPredictionData_Client* UEPCharacterMovement::GetPredictionData_Client() const
{
    if (!ClientPredictionData)
    {
        UEPCharacterMovement* MutableThis = const_cast<UEPCharacterMovement*>(this);
        MutableThis->ClientPredictionData = new FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter(*this);
    }
    return ClientPredictionData;
}
  • 기본으로 존재하는 FSavedMove_Character 대신, 커스텀으로 만든 FSavedMove_EPCharacter를 생성하도록 연결한다.
  • FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter 변수 자체를 값으로 넘겨줄 수 없기에,
    GetPredictionData_Client 함수를 오버라이드해주는 형태로 구현하여야 한다.
  • ClientPredictionData는 싱글턴 패턴으로 되어있다.
  • 최초 1회 할당을 위해, const_cast를 통해 const를 제거해준다.
    • 이게 왜 필요한지 모르겠다면, 여기를 살펴보자.

5. FSavedMove_EPCharacter — 이동 입력 저장

5-1. 클래스 선언

class FSavedMove_EPCharacter : public FSavedMove_Character
{
public:
    uint8 bSavedWantsToSprint : 1;
    uint8 bSavedWantsToAim : 1;

    virtual void Clear() override;
    virtual uint8 GetCompressedFlags() const override;
    virtual bool CanCombineWith(const FSavedMovePtr& NewMove, ACharacter* Character,
                                float MaxDelta) const override;
    virtual void SetMoveFor(ACharacter* C, float InDeltaTime, FVector const& NewAccel,
                            FNetworkPredictionData_Client_Character& ClientData) override;
    virtual void PrepMoveFor(ACharacter* C) override;
};

SavedMove란?

  • 클라이언트가 매 프레임 생성하는 이동 ‘스냅샷’이다.
  • 서버 보정 시 이 스냅샷들을 리플레이하여 위치를 재계산한다.
  • 이 클래스가 없었다면 커스텀 플래그가 없어서 Sprint 상태가 누락된다.
    • 즉, 걷기 속도로 이동한다.

특징

  • UCLASS가 아닌, 일반 C++ 클래스이다.
  • Super 사용이 불가능하여, 명시적으로 부모 클래스를 지정해주었다.

5-2. Clear()

void FSavedMove_EPCharacter::Clear()
{
    FSavedMove_Character::Clear();
    bSavedWantsToSprint = false;
    bSavedWantsToAim = false;
}
  • 호출 시점: SavedMove가 풀(pool)에서 재사용될때 호출된다.
  • 역할: 이전 프레임 데이터를 초기화해주는 역할을 한다.
    • 안했더라면, 이전 프레임 Sprint 상태가 다음 프레임에 남는다.

5-3. GetCompressedFlags()

uint8 FSavedMove_EPCharacter::GetCompressedFlags() const
{
    uint8 Result = FSavedMove_Character::GetCompressedFlags();
    if (bSavedWantsToSprint) Result |= FSavedMove_Character::FLAG_Custom_0;
    if (bSavedWantsToAim)    Result |= FSavedMove_Character::FLAG_Custom_1;
    return Result;
}
  • 호출 시점: 클라이언트가 이동 패킷을 서버에 전송할 때
  • 역할: SavedMove 플래그를 1바이트 비트필드로 압축하는 역할을 한다.

5-4. SetMoveFor()

void FSavedMove_EPCharacter::SetMoveFor(
    ACharacter* C, float InDeltaTime, FVector const& NewAccel,
    FNetworkPredictionData_Client_Character& ClientData)
{
    FSavedMove_Character::SetMoveFor(C, InDeltaTime, NewAccel, ClientData);
    UEPCharacterMovement* CMC = Cast<UEPCharacterMovement>(C->GetCharacterMovement());
    bSavedWantsToSprint = CMC->bWantsToSprint;
    bSavedWantsToAim = CMC->bWantsToAim;
}
  • 호출 시점: 이동 시뮬레이션 직전
  • 역할: CMC 현재 플래그가 SavedMove에 스냅샷 저장된다.
    • 이 데이터가 GetCompressedFlags()로 서버 전송된다.
    • 보정 시, PrepMoveFor()로 CMC에 복원된다.

5-5. PrepMoveFor()

void FSavedMove_EPCharacter::PrepMoveFor(ACharacter* C)
{
    FSavedMove_Character::PrepMoveFor(C);
    UEPCharacterMovement* CMC = Cast<UEPCharacterMovement>(C->GetCharacterMovement());
    CMC->bWantsToSprint = bSavedWantsToSprint;
    CMC->bWantsToAim = bSavedWantsToAim;
}
  • 호출 시점: 서버 보정 후 클라이언트가 미확인 이동을 리플레이할 때
  • 역할: SavedMove에 저장된 플래그를 CMC에 복원한다.
    • 리플레이 중, GetMaxSpeed()가 올바른 속도를 반환할 수 있게 된다.

5-6. CanCombineWith()

bool FSavedMove_EPCharacter::CanCombineWith(
    const FSavedMovePtr& NewMove, ACharacter* Character, float MaxDelta) const
{
    FSavedMove_EPCharacter* Other = static_cast<FSavedMove_EPCharacter*>(NewMove.Get());
    if (bSavedWantsToSprint != Other->bSavedWantsToSprint) return false;
    if (bSavedWantsToAim != Other->bSavedWantsToAim) return false;
    return FSavedMove_Character::CanCombineWith(NewMove, Character, MaxDelta);
}
  • 역할: 연속된 동일 입력을 하나로 합쳐 대역폭을 절약할 수 있다.
  • 예시: 10프레임 Sprint 유지 → 1개로 합침
    • 플래그가 다르면(Sprint→Walk) 합칠 수 없음 → false

6. FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter

class FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter : public FNetworkPredictionData_Client_Character
{
public:
    explicit FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter(
        const UCharacterMovementComponent& ClientMovement)
        : FNetworkPredictionData_Client_Character(ClientMovement) {}

    virtual FSavedMovePtr AllocateNewMove() override
    {
        return FSavedMovePtr(new FSavedMove_EPCharacter());
    }
};
  • 역할: CMC가 새 SavedMove를 요청 시 FSavedMove_EPCharacter 생성 및 반환
    • 이게 없으면, 기본 FSavedMove_Character가 생성된다.
    • 즉, 커스텀 플래그가 저장되지 않는다.
  • AllocateNewMove()를 오버라이드하여 커스텀 SavedMove를 반환한다.

7. AEPCharacter — FObjectInitializer로 CMC 교체

7-1. FObjectInitializer란

FObjectInitializer | Unreal Engine 5.0 Documentation | Epic Developer Community
Internal class to finalize [UObject](API\Runtime\CoreUObject\UObject\UObject) creation (initialize properties) after the real C++ constructor is called.
dev.epicgames.com
  • UE5의 서브오브젝트 생성 커스터마이즈 메커니즘
  • 실제 C++ 생성자가 호출된 후 UObject 생성(속성 초기화)을 최종 확정하는 내부 클래스
    • CDO를 만들기 직전, FObjectInitializer를 통해, 수정/변경이 가능하다 함.
  • ACharacter가 기본으로 만드는 UCharacterMovementComponent를 교체
  • CreateDefaultSubobject로는 이미 부모가 생성한 CMC를 교체 불가
  • 반드시 생성자 시그니처가 (const FObjectInitializer&)이어야 함
/**
  * 기본 클래스에서 정의된 서브오브젝트에 대해 사용할 클래스를 설정한다.
  이때 설정하는 클래스는 기본 클래스에서 사용한 클래스의 하위 클래스(Subclass) 여야 한다.
  * @param  SubobjectName 새로 생성되는 컴포넌트 또는 서브오브젝트의 이름
*/
template<class T>
const FObjectInitializer& SetDefaultSubobjectClass(FName SubobjectName) const
{
  return SetDefaultSubobjectClass(SubobjectName, T::StaticClass());
}
  • 위 코드는 FObjectInitializer.SetDefaultSubobjectClass 함수이다.
  • 바로 아래에서 사용하는 함수의 전문이다.

7-2. 생성자

AEPCharacter::AEPCharacter(const FObjectInitializer& ObjectInitializer)
    : Super(ObjectInitializer.SetDefaultSubobjectClass<UEPCharacterMovement>(
        ACharacter::CharacterMovementComponentName))
{
    // 카메라, 메시 설정 ...

    UEPCharacterMovement* Movement = Cast<UEPCharacterMovement>(GetCharacterMovement());
    Movement->NavAgentProps.bCanCrouch = true;  // Crouch 활성화
}
  • CMC를 커스텀 CMC로 지정해주었다.
  • Movement->NavAgentProps.bCanCrouch가 도대체 어디서 찾을수 있는건가 했다.
    • UCharacterMovementComponent
    • UPawnMovementComponent
    • UNavMovementComponent
    • FMovementProperties 타입의 NavAgentProps
    • 드디어 여기서 찾을 수 있었다.
  • 기존 Sprint 코드에 있던 WalkSpeed/SprintSpeed를 커스텀 CMC로 이관했다.

8. 입력 처리

8-1. Sprint

void AEPCharacter::Input_StartSprint(const FInputActionValue& Value)
{
    if (UEPCharacterMovement* CMC = Cast<UEPCharacterMovement>(GetCharacterMovement()))
        CMC->bWantsToSprint = true;
}

void AEPCharacter::Input_StopSprint(const FInputActionValue& Value)
{
    if (UEPCharacterMovement* CMC = Cast<UEPCharacterMovement>(GetCharacterMovement()))
        CMC->bWantsToSprint = false;
}
  1. Server RPC 호출 따로 없이, CMC 플래그만 설정한다.
  2. 다음 프레임 GetMaxSpeed()에서 SprintSpeed를 반영받고,
  3. SetMoveFor() → GetCompressedFlags() → FLAG_Custom_0 를 통해 들어간다.

8-2. ADS

void AEPCharacter::Input_StartADS(const FInputActionValue& Value)
{
    if (UEPCharacterMovement* CMC = Cast<UEPCharacterMovement>(GetCharacterMovement()))
    {
        CMC->bWantsToAim = true;
        CMC->bWantsToSprint = false;  // ADS 중 Sprint 해제
    }
    if (IsLocallyControlled() && FirstPersonCamera)
        FirstPersonCamera->SetFieldOfView(60.f);
}

void AEPCharacter::Input_StopADS(const FInputActionValue& Value)
{
    if (UEPCharacterMovement* CMC = Cast<UEPCharacterMovement>(GetCharacterMovement()))
        CMC->bWantsToAim = false;
    if (IsLocallyControlled() && FirstPersonCamera)
        FirstPersonCamera->SetFieldOfView(90.f);
}
  • ADS 시작 시, Sprint를 강제 해제한다.
  • ADS는 시각 효과이므로, 복제할 필요가 없다.
    • IsLocallyControlled()를 검사하였다.

8-3. Crouch

void AEPCharacter::Input_Crouch(const FInputActionValue& Value)  { Crouch(); }
void AEPCharacter::Input_UnCrouch(const FInputActionValue& Value) { UnCrouch(); }
  • 웅크리기는 CMC가 기본 지원한다.
  • 별도로 SavedMove를 확장하거나, RPC가 필요하지 않다.

9. 네트워크 흐름 정리

Sprint 입력 → 서버 반영 → 보정 흐름

[클라이언트]

  1. Input_StartSprint() → CMC.bWantsToSprint = true
  2. GetMaxSpeed() → SprintSpeed 반환 → 로컬 예측 이동
  3. SetMoveFor() → bSavedWantsToSprint = true 저장
  4. GetCompressedFlags() → FLAG_Custom_0 ON → 서버 전송

[서버]

  1. UpdateFromCompressedFlags() → bWantsToSprint = true 복원
  2. GetMaxSpeed() → SprintSpeed → 서버 위치 계산
  3. 클라이언트 결과와 비교 → 일치: ACK → 불일치: 보정 전송

[클라이언트 - 보정 시]

  1. 서버 위치로 리셋
  2. 미확인 SavedMove 리플레이: PrepMoveFor() → bWantsToSprint 복원 → GetMaxSpeed() → SprintSpeed로 재시뮬레이션

10. 배운 점 / 삽질 기록

  1. IDE 전환 이슈
    • 이전까지 Visual Studio를 사용하다, Rider를 사용해봤다.
    • Peek Definition이 없기도 하고, 단축키가 익숙하지도 않아서 많이 헤맸다..
    • 코드 분석하는데 많은 시간이 소요되었다.
  2. 복잡한 CMC
    • CMC 내부 구조가 상당히 복잡해서, 어떻게 짜여져있는건지 분석하느라 많이 고생했다.
1. 클라 TickComponent → ControlledCharacterMove 호출
2. 네트워크 환경이면 ReplicateMoveToServer 호출
3. GetPredictionData_Client()로 FNetworkPredictionData_Client 확보
  - 오버라이드해서 FNetworkPredictionData_Client_EPCharacter 사용
  - 여기서 AllocateNewMove()로 FSavedMove_EPCharacter 생성
4. SetMoveFor로 현재 입력/상태 저장
5. GetCompressedFlags로 상태 압축
6. 클라 → 서버로 이동 패킷 전송
7. 서버는 UpdateFromCompressedFlags로 상태 복원 후 서버 이동 시뮬레이션
8. 결과가 다르면 보정 패킷 전송
9. 클라는 서버 위치로 스냅
10. 저장된 SavedMove 리플레이 (이때 PrepMoveFor가 호출)
  • 코드를 뜯고, 과정을 직접 써나가며 이해해나갔다.

11. 다음 단계

→ Step3, 4: 무기 장착 + 사격

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