언리얼 엔진 캐릭터 물리 기반 움직임 시스템 라이브러리 완벽 구현: 운동에너지와 물리적 반응을 통한 자연스러운 캐릭터 제어

물리 기반 캐릭터 제어의 중요성

게임에서 캐릭터의 움직임은 단순히 입력에 반응하는 것 이상의 의미를 가집니다. 실제로 많은 게임에서 물리적 반응을 통해 캐릭터가 더 현실감 있게 움직이도록 구현하는 것이 핵심입니다. 언리얼 엔진에서는 물리 기반 시스템을 활용해 캐릭터의 움직임을 다채롭게 제어할 수 있습니다. 특히 운동에너지와 같은 물리적 특성을 캐릭터 제어에 적용하면, 보다 사실적이고 직관적인 움직임을 구현할 수 있습니다. 이번 글에서는 **운동에너지(Kinetic Energy)**와 물리적 충돌 반응을 바탕으로 한 캐릭터 움직임 시스템 라이브러리를 하나의 완성된 형태로 구현하는 방법을 소개하겠습니다. 이 라이브러리는 다양한 상황에서 물리적 반응을 자동으로 처리할 수 있도록 설계됩니다.

캐릭터 물리 시스템의 개념과 필요성

게임에서 캐릭터의 물리적 제어는 Rigid Body Dynamics와 Collision Detection의 기초 위에서 이루어집니다. 하지만 이를 넘어서, 운동에너지를 적용하면 더욱 직관적이고 자연스러운 캐릭터 움직임을 만들 수 있습니다. 운동에너지는 캐릭터의 속도와 질량에 따라 변하며, 캐릭터가 점프하거나 달릴 때, 혹은 충돌할 때 그 변화를 물리적으로 시뮬레이션할 수 있습니다. 이를 위해 우리는 CharacterMovementComponent와 PhysicsAsset을 사용하여 캐릭터의 물리적 반응을 제어할 수 있습니다.

이번 글에서는 운동에너지를 적용하여 캐릭터의 속도, 충돌 반응, 점프 등을 물리적으로 자연스럽게 처리할 수 있는 캐릭터 물리 제어 라이브러리를 구축해 보겠습니다. 이 라이브러리는 다양한 물리적 상호작용을 자동으로 처리하며, 게임 내에서 자연스러운 캐릭터 움직임을 구현합니다.

캐릭터 물리 라이브러리 구현

우리는 이 시스템을 캐릭터 물리 제어 라이브러리라는 형태로 개발할 것입니다. 이 라이브러리는 캐릭터의 속도, 운동에너지, 충돌 반응 등을 자동으로 처리합니다. 기본적으로 캐릭터는 물리 기반으로 움직이며, 운동에너지에 따라 속도와 반응이 자연스럽게 변화합니다.

다음은 이 라이브러리를 구현하는 데 필요한 주요 함수들과 그 구조입니다:

1 1. 운동에너지 계산
2 2. 속도에 따른 에너지 변화 처리
3 3. 충돌 반응
4 4. 점프 및 중력
5 1. 운동에너지 계산
6 2. 속도에 따른 에너지 변화 처리
7 3. 충돌 반응
8 4. 점프 및 중력

1. 운동에너지 계산

캐릭터가 움직일 때의 운동에너지를 계산합니다. 이 에너지는 캐릭터의 속도와 질량에 따라 결정됩니다.

// CharacterMovementLibrary.h

#pragma once

#include "CoreMinimal.h"
#include "GameFramework/CharacterMovementComponent.h"
#include "CharacterMovementLibrary.generated.h"

UCLASS(Blueprintable)
class MYGAME_API UCharacterMovementLibrary : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

public:
    // 운동에너지 계산 함수
    UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Movement")
    static float CalculateKineticEnergy(float Mass, FVector Velocity);
};

// CharacterMovementLibrary.cpp

#include "CharacterMovementLibrary.h"

float UCharacterMovementLibrary::CalculateKineticEnergy(float Mass, FVector Velocity)
{
    // 운동에너지 계산: E_k = 1/2 * m * v^2
    return 0.5f * Mass * Velocity.SizeSquared();
}

이 함수는 캐릭터의 질량과 속도를 받아서 운동에너지를 계산합니다. SizeSquared()를 사용하는 이유는 속도의 제곱을 계산하는 것이 더 효율적이기 때문입니다.

2. 속도에 따른 에너지 변화 처리

캐릭터의 속도에 따라 운동에너지가 어떻게 변하는지를 처리하는 함수입니다. 속도가 증가하면 운동에너지가 증가하고, 반대로 속도가 감소하면 운동에너지가 감소합니다.

// CharacterMovementLibrary.h

UCLASS(Blueprintable)
class MYGAME_API UCharacterMovementLibrary : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

public:
    UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Movement")
    static void HandleSpeedBasedEnergyChange(float DeltaTime, ACharacter* Character);
};

// CharacterMovementLibrary.cpp

#include "CharacterMovementLibrary.h"
#include "GameFramework/Character.h"
#include "GameFramework/CharacterMovementComponent.h"

void UCharacterMovementLibrary::HandleSpeedBasedEnergyChange(float DeltaTime, ACharacter* Character)
{
    if (!Character) return;

    // 캐릭터 속도 계산
    FVector Velocity = Character->GetCharacterMovement()->Velocity;
    float Speed = Velocity.Size(); // 속도 계산

    // 운동에너지 계산
    float KineticEnergy = CalculateKineticEnergy(Character->GetCharacterMovement()->Mass, Velocity);

    // 운동에너지에 따른 캐릭터 반응 처리 (예: 속도에 비례한 마찰력 감소)
    if (Speed > 600.f)
    {
        // 고속에서 에너지 손실을 줄여서 자연스러운 움직임 처리
        Character->GetCharacterMovement()->GroundFriction = 0.3f;
    }
    else
    {
        // 저속에서 마찰력 증가
        Character->GetCharacterMovement()->GroundFriction = 0.7f;
    }
}

3. 충돌 반응

캐릭터가 물체와 충돌할 때, 운동에너지를 반영하여 캐릭터가 반동하거나 멈추는 방식으로 충돌 반응을 처리합니다.

// CharacterMovementLibrary.h

UCLASS(Blueprintable)
class MYGAME_API UCharacterMovementLibrary : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

public:
    UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Movement")
    static void ApplyCollisionResponse(ACharacter* Character, FVector ImpactVelocity);
};

// CharacterMovementLibrary.cpp

#include "CharacterMovementLibrary.h"
#include "GameFramework/Character.h"
#include "GameFramework/CharacterMovementComponent.h"

void UCharacterMovementLibrary::ApplyCollisionResponse(ACharacter* Character, FVector ImpactVelocity)
{
    if (!Character) return;

    // 충돌 반응 처리
    FVector Velocity = Character->GetCharacterMovement()->Velocity;
    float KineticEnergyBefore = CalculateKineticEnergy(Character->GetCharacterMovement()->Mass, Velocity);
    float KineticEnergyAfter = CalculateKineticEnergy(Character->GetCharacterMovement()->Mass, ImpactVelocity);

    // 충격 반응에 따른 캐릭터 반응 (반동 처리)
    if (KineticEnergyBefore > KineticEnergyAfter)
    {
        // 반동 효과를 통해 캐릭터가 밀려나거나 반동
        FVector RecoilDirection = ImpactVelocity.GetSafeNormal();
        Character->GetCharacterMovement()->Launch(FVector(RecoilDirection.X, RecoilDirection.Y, 0), true);
    }
    else
    {
        // 에너지가 소모되지 않았거나 작은 충격은 캐릭터를 멈춤
        Character->GetCharacterMovement()->StopMovementImmediately();
    }
}

4. 점프 및 중력

점프 시 운동에너지가 증가하고, 중력에 의해 운동에너지가 감소하는 처리를 추가합니다.

// CharacterMovementLibrary.h

UCLASS(Blueprintable)
class MYGAME_API UCharacterMovementLibrary : public UObject
{
    GENERATED_BODY()

public:
    UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Movement")
    static void HandleJumpAndGravity(float DeltaTime, ACharacter* Character);
};

// CharacterMovementLibrary.cpp

#include "CharacterMovementLibrary.h"
#include "GameFramework/Character.h"
#include "GameFramework/CharacterMovementComponent.h"

void UCharacterMovementLibrary::HandleJumpAndGravity(float DeltaTime, ACharacter* Character)
{
    if (!Character) return;

    // 점프 및 중력 적용
    if (Character->GetCharacterMovement()->IsFalling())
    {
        // 점프 중 운동에너지 변화
        FVector Velocity = Character->GetCharacterMovement()->Velocity;
        float JumpEnergy = CalculateKineticEnergy(Character->GetCharacterMovement()->Mass, Velocity);

        // 중력에 의한 에너지 감소
        float GravityEffect = Character->GetWorld()->GetGravityZ() * DeltaTime;
        JumpEnergy -= GravityEffect;

        // 점프가 끝나면 착지 처리
        if (JumpEnergy <= 0)
        {
            Character->GetCharacterMovement()->StopMovementImmediately();
        }
    }
}

제목: 언리얼 엔진 캐릭터 물리 기반 움직임 시스템 라이브러리 완벽 구현: 운동에너지와 물리적 반응을 통한 자연스러운 캐릭터 제어

서론: 물리 기반 캐릭터 제어의 중요성