Unity Chapter 7-1. C# 프로그래밍 [중급] (2/2) : 레이캐스트

Date: 2020.06.25 Updated: 2020.06.25

카테고리: Unity Lesson 1

태그: C Sharp Unity Game Engine

인프런에 있는 이제민님의 레트로의 유니티 C# 게임 프로그래밍 에센스 강의를 듣고 정리한 필기입니다. 😀
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Chapter 7. C# 프로그래밍 : 중급 (2/2)

🔔 레이캐스트

레이캐스트란?

레이캐스트 : 오브젝트의 정중앙에서 눈에 보이지 않는 광선을 날려서 특정 거리 이내에 오브젝트가 있는지 없는지를 충돌 감지해주는 과정.

📜RayInteracion.h

1인칭으로 플레이어가 눈 앞에 응시하고 있는 오브젝트를 다른 곳으로 옮기는 코드를 작성해 보자.

카메라 오브젝트의 정중앙에서 광선을 쏜다.
마우스 좌클릭 하는 동안 레이캐스트를 통해 광선에 충돌 감지 되는 Collider가 있는지 검사해야한다.
마우스 좌클릭 하는 동안 광선에 감지 된 오브젝트를 카메라의 시야를 따라가게끔 이동시킨다.

Hierarchy
- 바닥이 될 Plane오브젝트
- 1인칭 카메라 FPSController 오브젝트
  - FPS 1인칭 카메라가 될 프리팹 FPSController을 강의에서 Import 받았고 오브젝화시킨 후 여기에 📜RayInteracion.h을 붙인다.
    - 이 프리팹 안에 자식 오브젝트로 카메라가 붙어있는 상태.
- Cube오브젝트
  - FPSController가 레이캐스트로 감지할 대상.
  - 대충 카메라 앞에 위치시켜주자.

Camera.ViewportToWorldPoint, Physics.Raycast

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RayInteration : MonoBehaviour
{
    private Camera playerCam;  

    public float distance = 100f; 

    void Start()
    {
        playerCam = Camera.main;  
    }

    void Update()
    {
        Vector3 rayOrigin = playerCam.ViewportToWorldPoint(new Vector3(0.5f, 0.5f, 0.0f));

        Vector3 rayDir = playerCam.transform.forward; 

        if (Input.GetMouseButtonDown(0))  
        {
            if (Physics.Raycast(rayOrigin, rayDir, distance)) 
            {
                Debug.Log("뭔가 광선에 걸렸다!");
            }
        }
    }
}

private Camera playerCam;
- 카메라 오브젝트
- 광선을 쏘는 곳이 카메라니 카메라의 위치를 알아야하기 때문에 사용
public float distance = 100f;
- 광선의 길이를 100으로 설정
  - 100짜리 광선에 닿으면 감지하게 할 것
void Start()
- playerCam = Camera.main;
  - “MainCamera” 태그가 붙은 현재 활성화 되어 있는 카메라.
  - playerCam 은 현재 활성화 되어있는 메인인 카메라로 초기화 됐다.
void Update()
- Vector3 rayOrigin = playerCam.ViewportToWorldPoint(new Vector3(0.5f, 0.5f, 0.0f));
  - 광선 발사 위치
    - 카메라 뷰포트의 정중앙에서부터 광선이 발사되게 할 것이다.
  - Camera.ViewportToWorldPoint(Vector3)
    - 카메라 오브젝트에 내장되어 있는 함수로서 카메라가 찍고 있는 화면(뷰포트)상의 위치를 Vector3로 넘기면 그 위치를 실제 게임 월드의 위치로 리턴해준다.
    - new Vector3(0.5f, 0.5f, 0.0f)
      - 카메라가 찍고 있는 화면은 (x, y) 2D 좌표를 사용하며 화면의 좌측 하단은 (0,0)이며 화면의 우측 상단은 (1,1)이다.
      - z 값은 카메라 오브젝트로부터 실제 카메라가 찍고 있는 화면까지의 실제 게임 월드 거리, 즉 카메라의 깊이를 의미한다.
      - (0.5f, 0.5f, 0.0f)를 넘겨준다는 것은 카메라 화면의 정중앙 + 화면과 카메라 오브젝트는 위치를 일치하게 라는 듯이다.
    - playerCam.transform.position을 사용해도 된다.
  - 카메라가 정중앙으로 찍고 있는 화면상 위치의 실제 게임 월드 위치에서 광선을 발사할 것이다.
- Vector3 rayDir = playerCam.transform.forward;
  - 발사 방향
  - 즉, 카메라의 앞쪽 방향 벡터
- if (Input.GetMouseButtonDown(0))
  - 좌클릭을 누르는 순간 레이캐스트, 카메라 중심에서 눈에 보이지 않는 광선을 쏴서 광선에 닿는 Collider가 있는지 감지할 것이다.
  - if (Physics.Raycast(rayOrigin, rayDir, distance))
    - 광선을 쏘고 이에 감지되는 오브젝트가 있다면 True 리턴
    - Physics.Raycast(rayOrigin, rayDir, distance)
      - Raycast는 물리에 관련된 함수와 데이터를 모아둔 집합 Physics 에서 지원한다.
      - 매개변수로 (발사 위치, 발사 방향, 광선 거리)를 넘겨준다.

여기까지 하고 실행하면 Cube와 Plane(바닥) 오브젝트를 카메라 화면 정중앙에 담게끔 바라보고 마우스 좌클릭 하면 “뭔가 광선에 걸렸다!” 콘솔 메세지를 출력한다.

Layer 설정, Debug.drawRay

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RayInteration : MonoBehaviour
{
    
    private Camera playerCam;  

    public float distance = 100f; 

    public LayerMask whatIsTarget;  

    void Start()
    {
        playerCam = Camera.main; 
    }

    void Update()
    {
        Vector3 rayOrigin = playerCam.ViewportToWorldPoint(new Vector3(0.5f, 0.5f, 0.0f));

        Vector3 rayDir = playerCam.transform.forward; 

        Debug.DrawRay(ray.origin, ray.direction * 100f, Color.green);

        if (Input.GetMouseButtonDown(0)) 
        {
            if (Physics.Raycast(rayOrigin, rayDir, distance, whatIsTarget))
            {
                Debug.Log("뭔가 광선에 걸렸다!");
            }
        }
    }
}

Plane(바닥)은 광선 감지 처리 안하고 싶고 Cube만 광선 감지를 하고 싶다. Cube에 Layer를 붙여 해당 Layer만 광선에 충돌 감지하도록 하자.

광선이 씬창에 보이게하기 위해 Debug.drawRay 로 광선을 그려주었다.

public LayerMask whatIsTarget;
- 어떤 레이어를 가진 Collider만 충돌 처리를 할 것인지 레이어 설정.
- 우선 새로운 Layer를 추가해서 Cube에 붙여주면 (“Interactable”이라는 이름으로 했다.) 유니티에서 드롭 다운 슬롯이 열릴텐데 여기서 Cube에 붙어있는 layer를 선택한다.
  - Cube만 광선의 충돌 감지에 걸릴 수 있도록.
Debug.DrawRay(ray.origin, ray.direction * 100f, Color.green)
- 개발자가 시각적으로 광선을 볼 수 있도록 광선을 그려주는 함수다.
- Debug에서 지원함
- 실제 게임에는 반영되지 않는다. 오직 개발자가 씬창에서 광선을 볼 수 있게 도와주는 역할!
- 광선이 씬창에서 초록색 선으로 그려지게 된다.

이제 Plane(바닥)을 바라보고 좌클 눌러도 충돌 감지 되지 않는다. Cube만 충돌 감지 함

RaycastHit, 광선에 감지된 오브젝트의 색깔을 바꾸게끔

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RayInteration : MonoBehaviour
{
    
    private Camera playerCam;  
    public float distance = 100f; 

    public LayerMask whatIsTarget;  

    void Start()
    {
        playerCam = Camera.main;  
    }
    void Update()
    {
        Vector3 rayOrigin = playerCam.ViewportToWorldPoint(new Vector3(0.5f, 0.5f, 0.0f));

        Vector3 rayDir = playerCam.transform.forward; 

        if (Input.GetMouseButtonDown(0))  
        {
            RaycastHit hit; 

            if (Physics.Raycast(rayOrigin, rayDir, out hit, distance, whatIsTarget))
            {
                GameObject hitTarget = hit.collider.gameObject;
                hitTarget.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.red;

                Debug.Log(hit.collider.gameObject.name);  
            }
        }
    }
} 

RaycastHit hit;
- 레이캐스트로부터 정보를 얻기 위한 타입으로
- 광선에 감지된 Collider의 정보를 담는 컨테이너다.
  - 변수 RaycastHit hit 일때
    - hit.normal : 광선에 감지된 Collider의 노말 벡터 (충돌 표면의 방향벡터)
    - hit.distance : 광선 발사 위치로부터 광선에 감지된 Collider까지의 거리
    - hit.point : 광선에 감지된 Collider의 충돌 위치벡터
    - hit.collider : 광선에 감지된 Collider
if (Physics.Raycast(rayOrigin, rayDir, out hit, distance, whatIsTarget))
- hit을 out으로 넘기면 입력으로 들어간 값이 내부에서 어떤 값을 지정받고 빠져나온다.
- raycast가 hit을 받게되면 이 hit에 정보들을 채워서 넘겨준다. 그런 다음에 hit로부터 정보를 가져온다.
- Physics.Raycast 함수의 실행이 끝나자마자 hit에 광선에 충돌 감지된 Collider의 정보가 들어가게 된다.
GameObject hitTarget = hit.collider.gameObject;
- 광선에 충돌 감지된 Collider 컴포넌트를 가진 오브젝트를 hitTarget에 대입한다.
hitTarget.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.red;
- 광선에 충돌 감지된 Collider 오브젝트의 색깔을 빨간색으로 바꿈
Debug.Log(hit.collider.gameObject.name);
- 광선에 충돌 감지된 Collider 오브젝트의 이름 출력

여기까지 하고 실행하면 좌클릭했을때 카메라 중앙에 오브젝트가 들어온다면 해당 오브젝트의 색깔이 빨간색으로 바뀐다.

Ray, 광선에 닿는 오브젝트 잡고 이동시키기

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RayInteration : MonoBehaviour
{
    private Camera playerCam;  
    public float distance = 100f; 

    private Transform moveTarget; 

    private float targetDistance; 

    public LayerMask whatIsTarget;  

    void Start()
    {
        playerCam = Camera.main; 
    }

    void Update()
    {
        Ray ray = new Ray(rayOrigin, rayDir); 

        if (Input.GetMouseButtonDown(0))  
        {
            RaycastHit hit; 

            if (Physics.Raycast(ray, out hit, distance, whatIsTarget))
            {
                GameObject hitTarget = hit.collider.gameObject;
                hitTarget.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.red;

                Debug.Log(hit.collider.gameObject.name); 
                Debug.Log("뭔가 광선에 걸렸다!");

                moveTarget = hitTarget.transform;
                targetDistance = hit.distance;
            }
        }

        if(Input.GetMouseButtonUp(0)) 
        {
            if(moveTarget != null)
            {
                moveTarget.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.white; 
            }
            moveTarget = null;
        }

        if(moveTarget != null)
        {
            moveTarget.position = ray.origin + ray.direction * targetDistance; 
        }
    }
}

private Transform moveTarget;
- 광선에 충돌 감지된 오브젝트를 Transform 타입으로 여기에 넣을 것
private float targetDistance;
- 광선에 충돌 감지된 오브젝트로부터 광선을 발사한 카메라 위치까지의 거리
- 거리를 유지하면서 오브젝트를 이동시킬거라서 필요
Ray ray = new Ray(rayOrigin, rayDir);
- 발사 위치와 발사 방향을 담는 광선
if (Physics.Raycast(ray, out hit, distance, whatIsTarget))
- 발사위치와 발사 방향을 ray에 담아 넘긴다.
moveTarget = hitTarget.transform;
- 광선에 충돌 감지된 오브젝트의 위치
targetDistance = hit.distance;
- 광선에 충돌 감지된 오브젝트로부터 광선을 발사한 카메라 위치까지의 거리
if(Input.GetMouseButtonUp(0))
- 마우스 좌클에서 손을 떼자마자
- if(moveTarget != null)
  - 광선에 충돌에 감지되서 moveTarget에 저장된게 있다면
  - moveTarget.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.white;
    - 원래 색인 하얀색으로 돌려준다.
  - moveTarget = null
    - null로 초기화
if(moveTarget != null)
- 계속 마우스 좌클을 유지하고 있는 동안이 됨
- moveTarget.position = ray.origin + ray.direction * targetDistance;
  - 거리를 유지한 채로 광선에 감지된 오브젝트의 위치를 광선의 위치에서 광선이 쏘는 방향으로 옮겨준다.
  - 거리를 유지한 채 카메라가 보는 방향으로 이동시키는게 된다.

🔔 레이캐스트를 사용하는 경우

RayCast는 주로 정확한 물리처리를 요구할때 사용한다.
- OntriggerEnter OnCollision은 메세지 기반 프레임 기반 처리기 떄문에 딱 정확할때 처리 못할 수도 있다.
- Raycast로 아래에 광선을 쏴서 바닥을 검사하는 등등의 방식으로 더 많이 씀
FPS는 레이케스트를 많이 쓴다. 광선을 쏴서 거기에 닿으면 데미지를 깎는 식으로!

🌜 개인 공부 기록용 블로그입니다. 오류나 틀린 부분이 있을 경우 
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공부하는 식빵맘 👱‍♀️