[💬] 프레임 기반 물리 엔진 / 시간기반 물리 엔진

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물리엔진은 크게 2가지로 나뉘어 진다고 볼수 있음.

하나는 프레임 기반이고, 나머지는 시간 기반임.

프레임 기반 물리엔진은 과거 1980년대때 쓰던 방식인데, 이유는 그때의 메모리는 너무 작았고,

한정된 자원에 한정된 기판에 코딩하던 시절이기 때문임.

그런데 왜 지금 시점에 프레임 기반 물리엔진에 관한 이야기를 하냐면, 요 밑에 질문글도 그렇고, 초보나 인디에서 하기 쉬운 실수기 때문임.

일본겜이 못만들었다고 욕먹는 이유도 요런걸로 만드는 이상한 게임들이 많기 때문이야. 특히 일본게임들은 2000년대 초까지도 프레임 기반 물리엔진을 썼는데,

그야말로 처참한 코딩방식이라 할수 있음.

당연히 정상적인 동작을 하게 게임을 만드려면 시간 기반 물리를 짜야겠지. (진짜 별다른게 아님.)

일단 프레임이 뭐냐면, 업데이트 루프가 한번 돌면 그게 한 프레임이라고 볼수 있음. (세부적으로는 그래픽(렌더링)엔진은 모니터 hz 따라서 돌고, 물리는 여러번 돌수도 있고, 로직도 여러번 돌수 있음.)

시간은 뭐냐면 지금 프레임  시작할때 기록한 시각과, 프레임이 끝날때 기록한 시각의 간격차이를 말함.

걍 업데이트가 도는데 걸린 시간이라고 볼수 있음.

그럼 이게 왜 중요하냐인데, 프레임 기반물리와 시간기반 물리의 가장 큰 차이점은 물리를 계산할때 드는 값임.

예를 들어 움직임을 16만큼 줬는것과 1000 * dt 만큼 준것의 차이는 엄청나게 크다고 볼수 있음.

이게 게임이 60프레임으로 돌때는 16과 16.666667의 차이는 별거 아닐수 있지만, 게임이 항상 60프레임으로 돌거라는 보장이 없기때문에

게임의 심각한 버그가 될 가능성이 있는 부분임.

예를들어 보면 60프레임으로 돌때는 

16씩 움직이는 친구는 16 * 60 = 960 만큼 움직이고, 1000 * dt만큼 움직이는 친구는 1000만큼 움직였어 여기까지는 별다른 

차이가 없다고 볼수 있는데,

갑자기 게임이 이게 30fps로 돈다고 치면 프레임마다 16씩 움직이는 친구는 1초 동안 16 * 30 만큼 움직였음. 계산하면 480만큼 움직였지, 

하지만 1000 * dt만큼 움직이는 친구는 1초 동안 딱 1000만큼 움직인거임.

그런데 게임이 144fps로 돌아버리면? dt는 1/144이고,  시간 기반 물리엔진은 1초에 움직인 거리가 144 * 1000 * 1/144 = 1000이 되겠지

하지만 프레임 기반이면 16 * 144가 되서 2304만큼 이동을 하게 되는거임.

왜냐하면 dt는 프레임에 따라 유동적이기 때문이고 프레임이 빨라지건 느려지건간에 일정 시간동안 움직인것은 변하지 않고 일정한 결과를 보여준다는거.

이 버그가 아케이드 기판이나 콘솔에서 30프레임으로 움직이다가, 60프레임으로 움직이게 바뀌었을때 자주나는 버그가 되는거임.

옛날게임중에 요즘 컴으로 켜면 엄청나게 가속되는게임도 있고, 에뮬레이터로 예전 아케이드게임을 돌리면 엄청나게 빨라지거나 가속시킬수 있는 버그가 여기서 나오는거임.

 

여기서 나오는게, 프레임 제한이나, v sync (수직동기화)임.

모던 OpenGL부터는 그래픽 카드가 자동으로 v sync를 켜주기 때문에 그냥 대충 만들어도 이 dt가 자동으로 모니터 주사율로 나오는거임. 

당연히 유저들은 프레임을 더 높게 보고싶은 욕망때문에 저런걸 가만 안놔두려고 하는거고.

중요한건 rigidbody나 body같은 유사한 컴포넌트를 쓰고 있다면 이미 시간 기반 물리엔진으로 작업을 하고 있는거니까 걱정말고 그냥 쓰면 됨.

문제는 transform 이나 물체의 직접적인 위치를 상수로 이동시켜 버리면 그때부턴 프레임기반 물리엔진을 쓰고 있는거고, 나중에 최적화를 다 끝내고,

출시때의 릴리즈모드로 빼보면 이 벽이랑 부딫혀야하는데 통과해버린다던지, 이상한 버그가 나오는 경우가 여기서 나오는거임. 이런 버그를 잡으려면,

처음에 만들때부터 모든 변하는 친구들한테는 시간을 곱하는 습관을 들이는게 중요함.

[asd(124.61)]

음 재밌네요

[클린택(sweare)]

Time.deltatime

[Otoflak(badlow)]

ㅊㅊ

[익명(112.186)]

그렇게 하니까 오히려 높은 프레임에선 더 많고 세밀한 계산을 해버려서 60에선 안걸리던게 120에선 걸리고 이러던데 그래서 난 시간에 따라 프레임이 돌아가도록 했음 1/60초당 1프레임, dt가 1/30초면 프레임 루프를 두번 실행하도록

[ㅇㄴㅁ(122.45)]

그냥 이거지? 캐릭터 이동키 누르면 x += speed; 이렇게 이동하게하면 프레임에 따라 시간당 이동량에 변동폭이 생기고, x += speed * t; 이렇게 해버리면 프레임에 관계 없이 시간당 이동량이 일정하다는거~

[123123(121.150)]

ㅇㅇ