내일배움캠프 18일차 TIL - 2D게임 기초 개발 입문 1

 

[학습목표]

Top-Down 게임을 제작하면서 유니티 2D 게임 개발 기초를 학습한다. 강의를 시청하고 입력과 캐릭터 이동, Input System, 충돌 처리와 타일맵, 쿼터니언과 조준 시스템, 공격시스템, 스텟 시스템 등에 대해 학습하고 구현한다.

[학습내용]

유니티 공부가 본격적으로 시작된 거 같다. 이번주에 강의를 완강하는 것을 목표로 열심히 들었다. 오늘부터는 Top-Down 뷰로 구성된 슈팅게임을 구현한다.

 

개요

클래스 구조 (메인)

 

클래스 구조 (기타)

 

갈수록 프로젝트가 복잡해지기 때문에 이런 도식화가 필요해지는 걸 느끼는 거 같다. 대충 둘러보면 입력과 관련된 클래스, 공격과 관련된 클래스, 애니메이션과 관련된 클래스, 에너미 시스템과 관련된 클래스 등이 보인다. 오브젝트 풀도 배울 수 있을 것으로 보인다.

 

 

유니티 스크립트

• 유니티 스크립트는 MonoBehaviour를 상속받은 클래스를 통해 작동한다. 필요한 변수, 함수 등을 정의하고 구현한다.
  필요한 경우 Start(), Update()등을 오버라이딩 할 수 있다.
• 실행 순서가 정해진 메소드들이 있다. 주로 게임 오브젝트의 생성, 초기화, 업데이트, 파괴 등을 수행한다.
  

  

  유니티 스크립트 라이프 사이클

중요한 기능

• PPU(Pixel Per Unit): 스프라이트의 픽셀 수와 그것이 차지하는 공간의 관계를 설명한다. PPU 값이 클수록 스프라이트는 작아진다. 성능에 관계있으므로 적당한 값이 중요하다.
• SerializeField: private로 선언된 변수를 인스펙터에서 직접 수정 가능한 필드로 표시해준다.

 

캐릭터 이동 기본 코드

using UnityEngine;

public class InputManagerMovement : MonoBehaviour
{
    Rigidbody2D rigidbody;
    
    [SerializeField] private float speed;
    
    void Start()
    {
        rigidbody = GetComponent<Rigidbody2D>();
    }

    void Update()
    {
        float vertical = Input.GetAxis("Vertical");
        float horizontal = Input.GetAxis("Horizontal");

        Vector2 direction = new Vector2(horizontal, vertical);
        direction = direction.normalized; // normalized는 벡터의 길이를 1로 만들어주는 정규화

        rigidbody.velocity = direction * speed;
    }
}

 

 

Input System

위의 기초적인 InputManager로는 한계가 있다. 다양한 플랫폼에 대응하거나, 키를 리바인딩 하는 등의 기능이 모자란 부분이 있고, 한 클래스에 모든 게 구현되어 있어, 단일 책임 원칙(SRP)과 거리가 먼 구조이다.

 

새로운 Input System의 핵심 개념

• Input Action: 입력 행동을 정의한다. 예) 점프, 공격
• Input Action Asset: 여러 입력 행동을 그룹화하고, 이를 통해 재사용이 가능해진다.
• Player Input Component: 자동으로 입력을 처리하고 해당 게임 오브젝트에 메시지를 보내는 컴포넌트

Input System을 사용하려면 Package를 추가해야 한다. 프로젝트의 경량화를 위해 빼놓은 것 같다.

Package Manager에서 추가

 

Input System의 다양한 옵션

• Action Type: 입력을 어떻게 받는가
  • Value: 일반적인 상태에 사용. 다양한 컨트롤에 대응
  • Button: 눌렀을 때 발생하는 액션에 사용. Control Type이 Button으로 고정
  • Pass-Through: 명확화(Disambiguation)를 거치지 않은 value.
• Control Type: 입력 데이터가 어떤 식으로 들어오는가
  • Axis(float)
  • Button(0 or 1)
  • Vector2

 

Input Action 생성, 수정하기

Create - Input Action

 

Input Action 설정창

 

우측 상단에서 Add Control Scheme을 통해 Control Scheme에 키보드와 마우스를 추가해줘야 한다.

이후 Action Map을 추가해주고, Action Type과 Control Type을 설정해 줬다.

Move, Look: Value/Vector2

Fire: Value/Any

그리고 Move에 +버튼을 눌러 바인딩으로 Add Up/Down/Left/Right Composite를 설정해줬다.

 

플레이어 이동 관련 스크립트

using System;
using UnityEngine;


public class TopDownController : MonoBehaviour
{
    public event Action<Vector2> OnMoveEvent;
    public event Action<Vector2> OnLookEvent;


    public void CallMoveEvent(Vector2 direction)
    {
        OnMoveEvent?.Invoke(direction);
    }

    public void CallLookEvent(Vector2 direction)
    {
        OnLookEvent?.Invoke(direction);
    }

}

TopDownController.cs

 

using UnityEngine;
using UnityEngine.InputSystem;

public class PlayerInputController : TopDownCharacterController
{
    private Camera _camera;
    private void Awake()
    {
        _camera = Camera.main;
    }

    public void OnMove(InputValue value)
    {
        // Debug.Log("OnMove" + value.ToString());
        Vector2 moveInput = value.Get<Vector2>().normalized;
        CallMoveEvent(moveInput);
    }

    public void OnLook(InputValue value)
    {
        // Debug.Log("OnLook" + value.ToString());
        Vector2 newAim = value.Get<Vector2>();
        Vector2 worldPos = _camera.ScreenToWorldPoint(newAim);
        newAim = (worldPos - (Vector2)transform.position).normalized;

        if (newAim.magnitude >= .9f)
				// Vector 값을 실수로 변환
        {
            CallLookEvent(newAim);
        }
    }

    public void OnFire(InputValue value)
    {
        Debug.Log("OnFire" + value.ToString());
    }
}

PlayerInputController.cs

 

using UnityEngine;

public class TopDownMovement : MonoBehaviour
{
    private TopDownController movementController;
    private Rigidbody2D movementRigidbody;

    private Vector2 movementDirection = Vector2.zero;

    private void Awake()
    {
        movementController = GetComponent<TopDownController>();
        movementRigidbody = GetComponent<Rigidbody2D>();
    }

    private void Start()
    {
        movementController.OnMoveEvent += Move;
    }

    private void FixedUpdate()
    {
        ApplyMovement(movementDirection);
    }

    private void Move(Vector2 direction)
    {
        movementDirection = direction;
    }

    private void ApplyMovement(Vector2 direction)
    {
        direction = direction * 5;

        movementRigidbody.velocity = direction;
    }
}

TopDownMovement.cs

 

이 세 스크립트는 다음과 같은 순서로 진행된다.

1. Player 게임 오브젝트에 추가한 PlayerInput 컴포넌트가 PlayerInputController의 OnMove() 호출
   이 때 OnMove()라는 정해진 메소드 이름을 사용
2. OnMove()가 TopDownController의 CallMoveEvent()를 호출
3. CallMoveEvent()가 OnMoveEvent에 등록된 이벤트를 탐색
4. TopDownMovement로부터 등록되어 있는 Move() 실행
5. 움직일 방향 설정 완료
6. FixedUpdate() 때 ApplyMovement()를 호출해 실제 이동 실행

 

타일맵

2D 게임에서 자주 사용되는 타일 형태 맵을 제작할 수 있도록 Tilemap 시스템이 있다.

 

구성 요소

• Tilemap GameObject: 특정 타일의 배치를 관리한다. Tilemap Grid의 자식으로 위치한다.
• Grid GameObject: 타일맵이 위치할 기본 격자
• Tilemap Renderer: 모양 그리는 렌더러
• Tilemap Collider 2D: 물리적인 경계를 통해 상호작용 가능하게 한다.
• Tile Assets: 개별타일의 모양과 동작을 정의한다. 여러 타일을 묶어 Tileset이라고 한다.

타일맵 그리기

Inspector 창에서 Create - 2D Object - Tilemap - Rectangular

기본적으로 Grid 밑에 생성

Window - 2D - Tile Palette로 타일 파레트 창을 띄울 수 있다.

Create New Palette를 누르고 스프라이트를 드래그하여 파레트 안으로 넣는다.

 

 

조준 시스템

조준 시스템을 구현하기 위해서는 먼저 쿼터니언과 삼각함수(주로 아크탄젠트)를 알아야 한다.

 

쿼터니언

• 4차원 복소수를 이용한 회전 표현 방법. (x, y, z, w)의 형태로 표현
• 기존 오일러각(Euler Angle) 방식은 짐벌락(Gimber Lock) 문제 발생 가능성 존재
• 짐벌락이란 과한 회전 등에 의해 여러 축이 서로 겹쳐졌을 때 컴퓨터가 처리하지 못하는 문제
• 유니티는 Vector3를 통한 오일러각으로 표현되지만 시중의 많은 소프트웨어는 쿼터니언 사용
• 값은 직접 건드리지 않는 것이 좋음
• 주요 메소드
  
  • Quaternion.Euler(0f, 0f, 90f): 오일러각을 쿼터니언으로 변경
  • Quaternion.LookLotation: 앞과 위를 특정한 방향으로 하는 회전 쿼터니언 생성
  • Quaternion.Slerp: 쿼터니언과 다른 쿼터니언 사이의 내분점, 예) Q1과 Q2 사이 30% 지점은?

 

삼각함수와 아크탄젠트

삼각함수는 알려진 한 각도를 끼고 있는 두 변의 비율을 알기 위해 사용하는 함수다. 탄젠트는 그 중에서도 밑변과 높이를 이용하기 때문에 이를 좌표로 사용할 수 있다.

반대로 역삼각함수는 비율을 통해 각도를 구하는 함수이다. 아크탄젠트는 그렇다면 비율이 좌표이기 때문에 좌표를 통해 각도를 구할 수 있다.

또한 좌표의 x, y값의 부호를 통해 360도를 다 구분해 낼 수 있다.

Mathf.Atan2(y, x)와 같은 방식으로 사용하며, y와 x의 위치에 유의해야 한다.

라디안의 형태로 값을 반환하며, Mathf.Rad2Deg를 곱해주어 디그리 형태로 바꿔줘서 사용한다.

 

using UnityEngine;

public class TopDownAimRotation : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private SpriteRenderer armRenderer;
    [SerializeField] private Transform armPivot;

    [SerializeField] private SpriteRenderer characterRenderer;

    private TopDownController _controller;

    private void Awake()
    {
        _controller = GetComponent<TopDownController>();
    }

    void Start()
    {
        _controller.OnLookEvent += OnAim;
    }

    public void OnAim(Vector2 newAimDirection)
    {
        // OnLook
        RotateArm(newAimDirection);
    }

    private void RotateArm(Vector2 direction)
    {
        float rotZ = Mathf.Atan2(direction.y, direction.x) * Mathf.Rad2Deg; // Rad2Deg는 Radian을 Degree로 바꿔줌

        characterRenderer.flipX = Mathf.Abs(rotZ) > 90f;
        
        armPivot.rotation = Quaternion.Euler(0, 0, rotZ);
    }
}

TopDownAimLotation.cs

 

 

공격 시스템

마우스 클릭을 통해 실제 탄알을 발사하는 기능을 만든다. 아직 날아가진 않고 생성까지만 구현한다.

public void OnFire(InputValue value)
{
    IsAttacking = value.isPressed;
}

PlayerInputController.cs 수정

 

public event Action OnAttackEvent;

private float timeSinceLastAttack = float.MaxValue;
protected bool IsAttacking { get; set; }

protected virtual void Update()
{
    HandleAttackDelay();
}

private void HandleAttackDelay()
{
    if(timeSinceLastAttack <= 0.2f)
    {
        timeSinceLastAttack += Time.deltaTime;
    }
    
    if(IsAttacking && _timeSinceLastAttack > 0.2f)
    {
        timeSinceLastAttack = 0;
        CallAttackEvent();
    }
}

TopDownController.cs 코드 추가

 

using UnityEngine;

public class TopDownShooting : MonoBehaviour
{
    private TopDownController controller;

    [SerializeField] private Transform projectileSpawnPosition;
    private Vector2 aimDirection = Vector2.right;

    public GameObject testPrefab;

    private void Awake()
    {
        controller = GetComponent<TopDownController>();
    }

    void Start()
    {
        controller.OnAttackEvent += OnShoot;
        controller.OnLookEvent += OnAim;
    }

    private void OnAim(Vector2 newAimDirection)
    {
        aimDirection = newAimDirection;
    }

    private void OnShoot()
    {
        CreateProjectile();
    }

    private void CreateProjectile()
    {
        Instantiate(testPrefab, projectileSpawnPosition.position, Quaternion.identity);
    }
}

TopDownShooting.cs

 

탄알(Arrow)은 프리펩으로 만들고 Instantiate 하는 방식을 사용한다.

보통 프리펩을 만들 땐 하위 게임 오브젝트에 그 기능을 구현하는 방식이 선호된다고 한다.

Arrow 프리펩

 

 

스크립터블 오브젝트(Scriptable Object, SO)

• 유니티에서 데이터를 저장하고 관리하는 유연한 데이터 컨테이너
• 재사용 가능한 데이터/설정을 저장
• 에디터와 통합되어 인스펙터 창에서 수정, 관리 가능

 

먼저 AttackSO를 만들고, 그걸 상속받아 원거리 공격용 RangedAttackSO를 만든다.

using UnityEngine;

[CreateAssetMenu(fileName = "DefaultAttackSO", menuName = "TopDownController/Attacks/Default", order = 0)]
public class AttackSO : ScriptableObject
{
    [Header("Attack Info")]
    public float size;
    public float delay;
    public float power;
    public float speed;
    public LayerMask target;

    [Header("Knock Back Info")]
    public bool isOnKnockback;
    public float knockbackPower;
    public float knockbackTime;
}

AttackSo.cs

 

using UnityEngine;

[CreateAssetMenu(fileName = "RangedAttackSO", menuName = "TopDownController/Attacks/Ranged", order = 1)]
public class RangedAttackSO : AttackSO
{
    [Header("Ranged Attack Data")]
    public string bulletNameTag;
    public float duration;
    public float spread;
    public int numberofProjectilesPerShot;
    public float multipleProjectilesAngel;
    public Color projectileColor;
}

RangedAttackSO.cs

 

다음으로, 캐릭터 스탯을 저장할 CharacterStat을 만든다.

using System;
using UnityEngine;

public enum StatsChangeType
{
	Add, // 0
	Multiple, // 1
	Override, // 2
}

[Serializable]
public class CharacterStat
{
	public StatsChangeType statsChangeType;
	[Range(1, 100)] public int maxHealth;
	[Range(1f, 20f)] public float speed;
	public AttackSO attackSO;
}

CharacterStat.cs

 

using UnityEngine;
using System.Collections.Generic;

public class CharacterStatHandler : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private CharacterStat baseStats;
    public CharacterStat CurrentStat { get; private set; }
    public List<CharacterStat> statsModifiers = new List<CharacterStat>();

    private void Awake()
    {
        UpdateCharacterStat();
    }

    private void UpdateCharacterStat()
    {
        AttackSO attackSO = null;
        if (baseStats.attackSO != null)
        {
            attackSO = Instantiate(baseStats.attackSO);
        }

        CurrentStat = new CharacterStat { attackSO = attackSO };
        CurrentStat.statsChangeType = baseStats.statsChangeType;
        CurrentStat.maxHealth = baseStats.maxHealth;
        CurrentStat.speed = baseStats.speed;

    }
}

CharacterStatHandler.cs

 

지금은 핸들러에서 스탯 보정 작업을 구현하지 않아, 기본 스탯값으로 초기화하는 기능만 존재한다.

나중에 구현하게 되면 역할이 생길 것이다.

 

SO 데이터 생성

Create - TopDownController - Attacks - Ranged로 생성

인스펙터 창에서 SO 세부 설정

 

[결과물]

인게임 화면

[회고]

어제는 쉬어가는 느낌이 강했는데, 오늘은 많이 빡빡했다. 내일도 오늘과 비슷한 양을 학습해야 이번 주 안에 강의를 끝낼 수 있을 거 같다. 그래도 배운 게 많아서 뿌듯하긴 하다. 머릿속에 다 들어온지는 모르겠지만.