[💬] 유니티의 Transform 컴포넌트의 동작에 대해 알아봅시다.

[익명(183.98)]

우리가 3D 그래픽을 렌더링 하기위해서 프로그래머가 작성해야할 프로그래밍 과정을 그래픽스 파이프라인이라고 합니다.

그래픽 하나의 프레임을 뽑아내기 위해 여러과정을 거치며 유니티같은 게임엔진은 이런 파이프라인 과정을 사용자가 다루기 쉽도록 가공하고 있습니다.

이중에 가장 지오메트리의 기본이 되는 정점파이프라인 과정이 있습니다.

정점파이프라인 과정은 정점의 변환(Transform) 과정 입니다.

정점파이프라인은 쉽게말하면 가상3D공간을 모니터의 2D공간으로 변환하는 과정 입니다.

로컬좌표계 -> 월드좌표계 -> 카메라좌표계 -> 투영좌표계 -> 뷰포트

여기서  월드좌표계의 변환은 유니티의 Transform 컴포넌트가 담당하고 있는 것입니다.

그외 카메라변환, 투영변환, 뷰포트의 변환은 전부 Camera 컴포넌트가 담당하고 있습니다.

지금 알아볼것은 파이프라인 과정중 가장 중요한 World 좌표계로의 변환(Transform) 입니다.

먼저 살펴볼것은 변환 입니다. 모든 변환은 변환 행렬 ( Transform Matrix )를 이용하여 연산합니다.

이는 이동변환, 스케일변환, 회전변환을 변환행렬의 곱으로 표현해 빠른연산을 하기 위함 입니다.

이동변환은 정말쉽습니다. 로컬좌표계에서 이동할 좌표만큼 더해주기만 하면 됩니다.

그다음은 Scale 변환 입니다. 스케일 변환도 마찬가지로 정말 쉽습니다. 

스케일할 비율만큼 좌표를 곱해주기만 하면 됩니다.

그다음 회전변환을 알아봐야 하는데, 회전변환을 보기전 잠깐 삼각함수를 보고 넘어가겠습니다.

삼각함수는 삼각비에 의해 정의되는데 위와 같이 표현할수 있습니다.

어떤점이 반지름 r을 지나는 원에 위치한다고 가정했을때, 해당 점의 좌표는 rcos(∂) , rsin(∂) 입니다.  

반지름이 1이라고 가정하면 cos(∂) , rsin(∂)이 되는것이지요. 이러한 특성으로 변환행렬을 유도할수 있습니다.

일단 회전행렬을 유도하기 앞서서 삼각함수의 덧셈정리를 알아야 합니다.

삼각함수의 덧셈정리는 이과생들은 배우셨죠~?

여기서 덧셈정리 유도는 하지 않겠습니다.

윈점이 x,y라고 가정했을떄 t도 만큼 만큼 전을 시키려면 위와같이 유도할수 잇습니다.

결국 회전변환 행렬은 위와같이 만들어 집니다.

결국 월드 변환 행렬은 각 변환 행렬의 곱으로 표현할수 있습니다.

이때 주의할점은 행렬의 곱셈연산은 교환법칙이 성립하지 않는다는 점입니다.

즉 곱셈하는 행렬의 순서에 따라 결과가 달라집니다.

대부분 Scale -> Rotation -> Translate 순서대로 곱하는데 이유는 아래에 설명드립니다.

두 사례를 보자면, 이동을 먼저하고 스케일을 하면, 스케일 연산자체가 위치를 크게 변경 문제점이 나타납니다. 즉 의도는 (1,1) 만큼 이동이지만,

결과는 (2,2) 만큼 이동한것이 되어버립니다. (x *sx, y *sy) 만큼 이동해버리는 것이지요.

따라서 S, R, T 순서가 가장 정확하며, 보통은 위 순서대로 행렬을 곱합니다.

3차원의 변환행렬은 위와 같습니다. 이동변환행렬이 조금 다르긴한데, 이것은 렌더러 좌표계에 따라 조금 다를수 있습니다. 

(위 행렬들은 DirectX 기준 입니다.)

Transform에 대해서 알아봤습니다. 사실 유니티 같은 엔진을 사용하면 크게 중요하지 않는다고 생각하실수도 있습니다.

그러나 엔진에 전적으로 의존만하고 원리를 모르면 안되겠죠~?

유니티에서도 Transform은 완벽히 지원하고 그것을 다루기위한 메소드도 충실하지만,

자체 행렬 구조체도 지원하고 있습니다. 이를 응용해서 예제를 만들어 보겠습니다.

이 테스트 예제는 방향벡터를 y축으로 Rotation 해볼 생각입니다.

그리고 결과는 Debug.DrawRay 함수로 씬윈도우에 그려보겠습니다.

유니티에서는 Matrix4x4 라는 자체 자료형을 지원합니다.

이를 이용하여 행렬을 만들수 있으며 직접 변환도 가능합니다.

y축에 30도 회전행렬, -30도 회전행렬을 만들고 DrawRay로 확인해보는 코드 입니다.

결과는 이렇습니다. 사실 유니티에서 방향벡터 자체를 회전시키는 메소드는 없는데요. 

이를 응용하면 다양한 구현이 가능합니다.~ 나중에 꼭 기억하시고 활용해보시면 어떨까요~?

 

[LSH(hooni1806)]

와 근데 프로그래밍 하는 사람들은 이런 개념들을 다 이해하고 있는거임?

[LSH(hooni1806)]

ㅅㅂ 수포자는 나가 죽어야지...

[도적코볼트(w9716www)]

그래픽스에 있는 내용인데 열심히 쓰셨네.. 추천드림. 사실 저런 것들을 알아야 그래픽 관련된 프로그램 작성할 때 기본적으로 할 수 있긴 함... 근데 정성이 넘 좋은 덧..

[연지타(duswlxk)]

[익명(218.51)]

이런 유익글에 비추박은놈은 실수거나 중간에 수학나와서 내리고 비추박은거 맞지?

[글쓴이(183.98)]

LSH // 개인적으로 한번쯤은 구현해볼만한 가치는 있는거같아요. 그리고 나중에 필요할때 떠올리기만 해도 좋죠. 어차피 구글링하면 다나오니까요~

[marmotru(anybody96)]

dx할때 도움될듯

[익명(202.14)]

개추 - dc App

[익명(116.33)]

와! 이게 모임?!!

[dd(211.50)]

캬 3dx 기초 정리 개잘했네 개추개추

[익명(1.210)]

수포자살

[수포자(122.45)]

나도 수포자지만 저정도 수학 공부는 어려운게 아니다. 해보지 않고 겁먹지마라. 알고보면 참 쉽고 간단한 내용이다.