[Unity] Transform 알아보기

Unity의 Transform에 대해 알아 보자

둠칫둠칫

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Unity의 Transform은 실제 행렬로 이루어져 있습니다.

Position, Rotation, Scale 모두 3차원 Vector기 때문에 행렬은 4x4가 됩니다.

왜인지는 나중에 수학 공부를 다시 해야 할 듯...

Unity는 열 기준 행렬 방식을 채택하고 있습니다.

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오브젝트가 회전할 경우 행렬의 변화를 알아봅시다!

↓ 오브젝트를 z축으로 90도 회전

z축으로 -90도 회전 후 x축은 -y방향으로 y축은 x방향으로 변하였습니다.

using TMPro;
using UnityEngine;

public class DisplayMatrix : MonoBehaviour {
    public TextMeshProUGUI txtMatrix;

    private void Update() {
        var m = gameObject.GetComponent<Transform>().localToWorldMatrix;
        var txt = $"{m.m00:0.00} {m.m01:0.00} {m.m02:0.00} {m.m03:00} \n";
        txt += $"{m.m10:0.00} {m.m11:0.00} {m.m12:0.00} {m.m13:00} \n";
        txt += $"{m.m20:0.00} {m.m21:0.00} {m.m22:0.00} {m.m23:00} \n";
        txt += $"{m.m30:0.00} {m.m31:0.00} {m.m32:0.00} {m.m33:00}";
        txtMatrix.text = txt;
    }
}

다음 코드로 회전하는 동안의 행렬의 변화를 살펴봅시다.

각각 x축, y축, z축으로 회전시 변화하는 행렬의 값을 확인 할 수 있습니다.

자세한 내용은 좀 더 공부하고 링크 걸어두는걸로...

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그래서 Unity는 어떻게 오브젝트의 Transform 변화를 나타내는가?

우선 Unity는 세 공간으로 분류 되어 있습니다.

 

C# API : 유저 스크립트를 작성하고 접근 할 수 있는 공간 (Transfrom)

C++ Engine : 엔진 내부 렌더링 공간

Physics Box2D/Physx : 물리 엔진 공간 (RIgidBody)

 

C#에서 Translate를 호출 할 경우를 내부 코드 따라가면 TrnasformDirection까지 도달하는데 이는 엔진 내부 코드로 동작합니다.

https://github.com/Unity-Technologies/UnityCsReference/blob/master/Runtime/Transform/ScriptBindings/Transform.bindings.cs

public void Translate(Vector3 translation)
{
	Translate(translation, Space.Self);
}

// Moves the transform in the direction and distance of /translation/.
public void Translate(Vector3 translation, [UnityEngine.Internal.DefaultValue("Space.Self")] Space relativeTo)
{
	if (relativeTo == Space.World)
		position += translation;
	else
		position += TransformDirection(translation);
}

// Transforms direction /x/, /y/, /z/ from local space to world space.
public Vector3 TransformDirection(float x, float y, float z) { return TransformDirection(new Vector3(x, y, z)); }

Box 2D는 오픈 소스 물리 시뮬레이터 엔진입니다.

 

GameObject에 RigidBody2D를 붙히면 유니티 내부에서 Box 2D 공간에 물리 공간을 따로 만듭니다.

한 공간이 변경되면 나머지 두 공간이  데이터 씽크를 맞춰주어야 합니다.

ex) trnasform.position .... / Animator / rigidbody.Addforce

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Transform을 사용할 때 주의 할 점.

1. Position과 Rotation을 동시에 변경한다면 SetPositionAndRotation 함수를 사용하자.

위에서 언급 했듯이 Transform은 4x4 행렬, 따라서 서로 영향을 미치게 됩니다. 

void Update()
{
	transform.positiion += new Vector3(1f, 1f, 1f);
	transform.rotation += Quaternion.Euler(45f, 45f, 45f);
}

void Update()
{
	transform.SetPositionAndRotation(
    		transform.positiion + new Vector3(1f, 1f, 1f);
    		transform.rotation + Quaternion.Euler(45f, 45f, 45f);
	);
}

위의 코드가 아래의 코드보다 약 2배의 연산을 처리하게 될 것입니다.

 

2. 많은 시스템에서 Transform을 업데이트 하고 있다면 모든 변경 사항들을 모아서 한 군데서 처리하자.

ex) Jump.cs, Run.cs, Dash.cs ... -> 하나로

 

[RequireComponent(typeof(Rigidbody))]
class MyMonoBehaviour : MonoBehaviour
{
	void Update()
	{
    		transform.SetPositionAndRotation(...);
    	}
 }

다음 코드는 비효율적 입니다.

Transform을 움직이면 RigidBody가 갱신되고 Physics 공간이 업데이트 됩니다.

RigidBody가 존재하면 물리 공간이 스스로 Transform 공간을 업데이트 합니다.

한 공간이 주체가 되지 않고 서로 상호 작용을 하면서 서로 업데이트가 되면서 연산 낭비로 이루어집니다.

하지만 게임 로직상 그럴 수 밖에 없다면?

3. Physics -> Auto Sync Transforms 옵션 사용하기.

Transform을 변경했을 때 물리 공간을 항상 씽크를 맞춰서 업데이트 해줄 것인지 , 물리 업데이트 주기에 맞출 것인지 고를 수 있습니다.

 

Transform은 객체로 존재하여 움직인다면 하위 로드에 있는 모든 오브젝트의 Transform을 갱신하게 됩니다.

따라서 동적인 오브젝트들은 계층 구조를 단순화 해야합니다.

하지만 계층 구조가 깊어질 수 밖에 없는 캐릭터같은 경우가 있습니다.

4. Optimize Game Objects 체크하자.

엔진 내부에서만 사용하고 하이어라키 노출에서는 생략되는 기능입니다.

스켈레톤이 빠지고 api로 접근 안되며 그만큼 성능을 높히는 기능입니다.

보통 스크립트에서 접근을 안 하기 때문에 체크하는게 좋습니다.

만약 스크립트에서 접근 해야 하는 경우는 Extra Transforms to Expose에 추가하면 됩니다.

 

참고 자료 출처

https://www.youtube.com/watch?v=QtmGT-22PqA 

https://www.youtube.com/watch?v=hmRpaNphiJI 

지금 보니까 동일인물이시네...?

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오랜만에 공부하고 블로그 글 쓰니까 재밌어서 시간 가는 줄 몰랐다 헤헷😆

정리를 나름 한다고 했는데 엉망진창이네 ㅋㅋㅋ 다음에 더 잘 써야징...