Character Joint - 캐릭터에 물리효과를 받는 본 추가하기

 

지난 섹션들에서 래그돌을 만들고 사용하는 방법을 배우면서 Character Joint의 존재와 사용법에 대해서 알게 되었을 것이다. 그리고 이전 섹션까지는 애니메이션이 적용된 오브젝트와 Character Joint가 적용된 래그돌 오브젝트를 따로 사용한 것 역시 기억할 것이다. 테스트를 해보면 알겠지만 앞 섹션의 예시처럼 애니메이션이 적용된 모델링에는 일반적으로 Character Joint를 추가해도 물리 기능이 작동하지 않는 것을 알 수 있다.

 

하지만 디테일한 묘사를 원하는 개발자의 경우라면, 캐릭터의 허리 춤에 매달린 장비나 포니테일 같은 묶인 머리가 물리 효과를 받아서 자연스럽게 흔들리는 것을 원할 것이다. 이번 섹션에서 다룰 주제는 바로 그것에 대한 내용이다.

 

 

 

3D 모델 준비

 

 

 

 

흔들리는 '포니테일'을 구현하기 위해 간단한 말 모델을 만들어 봤다. 꼬리의 물리 효과에만 집중할 것이기 때문에 다른 부위는 크게 구현하지 않았다. 우선 모델 파일은 스키닝만 한 상태로 애니메이션을 포함하지 않고 익스포트했다.

 

 

그리고 말이 달릴 때 사용할 애니메이션을 간단하게 만들었다. 이 애니메이션을 만드는 과정에서 주의할 점은 Character Joint로 물리 효과를 사용할 본에는 절대로 애니메이션 키를 잡아서는 안된다. 만약 애니메이션을 만드는 과정에서 물리 효과를 적용하려고 하는 본에 키를 잡아버리면 그 본은 Character Joint를 적용해도 애니메이션 대로만 움직이고 원하는 움직임을 보이지 않게 된다. 이런 방식으로 애니메이터가 애니메이션 작업을 할 때, 애니메이션을 넣지 않은 본을 Jiggle bone이라고 부른다.

 

테스트할 때 사용할 이 귀여운 말의 모델과 애니메이션은 여기에서(

Horse.zip
다운로드

) 다운받을 수 있다.

 

 

 

 

유니티에 모델링과 애니메이션 넣기

 

3ds 맥스에서 필요한 모델과 애니메이션을 모두 익스포트했다면, 이제는 이것들을 유니티 엔진에 적용할 차례다.

 

 

우선은 모델과 애니메이션 파일을 유니티에 넣어준다.

 

 

모델과 애니메이션 파일을 가져왔다면 씬을 다음과 같이 구성해보자. 씬 한가운데에 말의 모델링을 넣고 추가된 말의 오브젝트에 애니메이션을 관리할 애니메이터를 넣어주는 것이다.

 

 

그리고 나서 플레이 버튼을 누르고 애니메이터의 isMove 파라메터를 활성화시키면 말이 달리듯이 위아래로 움직이는 것을 볼 수 있다. 하지만 말의 꼬리는 전혀 움직이지 않는 것을 확인할 수 있을 것이다.

 

 

 

꼬리에 Character Joint 적용하기

 

이제부터 꼬리에 물리 효과를 주기 위해 아까 전에 모델과 애니메이션을 만들 때, 애니메이션 키를 잡아주지 않았던 본들에 Character Joint와 Collider를 넣을 것이다.

 

 

유니티의 Hierarchy 뷰에서 말의 본들을 확인할 수 있다. 이 중에서 실제로 Character Joint가 들어갈 본은 3~5번 본이고 2번 본은 애니메이션 키가 적용된 본으로서 단지 Character Joint가 적용된 본들이 연결될 본이며, 2번 본에는 물리효과가 들어가지 않을 것이다.

 

물리 효과를 적용하기 위해서 다음의 순서를 따라해보자.

 

1. 2번 본에 Rigidbody를 추가한다.

 

 

2. 3~5번 본에 Character Joint를 추가해준다. Connected Body의 경우는 각 본마다 Rigidbody가 적용된 바로 한 단계 전의 본을 넣어주면 된다. 예를 들자면 3번 본의 경우에는 2번 본, 4번 본의 경우에는 3번 본을 넣어주는 식이다.

 

 

3. Character Joint가 추가된 본에 충돌 처리를 해줄 Collider를 넣어주고 적절한 크기로 만들어준다.

 

 

위의 과정을 모두 마치고 난후 플레이 버튼을 눌러보면 말의 꼬리가 자연스럽게 아래로 처지는 것을 볼 수 있다. 그리고 애니메이션을 실행시켰을때에도 물리효과를 받고 있는 것을 알 수 있는데, 아직 모자란 점이 눈에 보일 것이다.

 

 

분명 꼬리는 물리 효과를 받아서 흔들리고 있지만 애니메이션이 위아래로 움직이고 있지만 꼬리는 그 영향을 전혀 받고 있지 않음을 알 수 있다. 이 부분에 대해서는 관성을 처리해주는 별도의 스크립트를 추가로 작성해야 한다.

 

using UnityEngine;

public class JiggleBonePhysics : MonoBehaviour
{
    /// <summary>
    /// 부모 본의 트랜스폼
    /// </summary>
    Transform parentTransform;
    /// <summary>
    /// 이 스크립트가 포함된 본 오브젝트의 리지드 바디
    /// </summary>
    Rigidbody boneRigidbody;
    /// <summary>
    /// 이전 프레임까지의 부모 본의 위치
    /// </summary>
    Vector3 prevFrameParentPosition = Vector3.zero;
    /// <summary>
    /// 관성 가중치
    /// </summary>
    public float power = 0f;
    /// <summary>
    /// 변경된 위치의 크기의 제한. 제한 값이 너무 크면 이 본이 제대로 따라가지 못해서
    /// 각 관절들이 이상한 위치로 날아가는 문제가 발생할 수 있다.
    /// </summary>
    public float clampDist = 0.03f;

    void Start()
    {
        parentTransform = transform.parent;
        prevFrameParentPosition = parentTransform.position;

        boneRigidbody = GetComponent<Rigidbody>();
    }

    void FixedUpdate()
    {
        Vector3 delta = (prevFrameParentPosition - parentTransform.position);
        boneRigidbody.AddForce(Vector3.ClampMagnitude(delta, clampDist) * power);

        prevFrameParentPosition = parentTransform.position;
    }
}

 

위의 코드가 바로 관성을 처리해주는 코드이다. 이전 부모 본의 위치와 현재 부모 본의 위치로 계산해서 이전 위치에 남아있으려는 힘을 본의 Rigidbody에 전해주는 방식이다. 이 스크립트를 Character Joint 컴포넌트를 가진 모든 본에 추가해주면 된다.

 

 

그리고 나서 애니메이션을 동작시켜보면 말의 움직임에 따라 꼬리가 물리효과를 받는 것을 볼 수 있다. 여기에 추가적으로 간단하게 말을 움직이게 만들어 본다면 다음과 같은 장면을 얻을 수 있다.

 

 

이 Jiggle Bone 기능을 만들 때에는 Rigidbody와 Character Joint의 프로퍼티 값들을 세밀하게 살피면서 잘 조절해주어야 자연스러운 움직임을 연출할 수 있다. 위의 과정을 응용하면 이런 말의 꼬리 이외에도 앞서 말한 캐릭터의 허리춤에 매달린 도구, 묶은 머리, 쇠사슬 등 캐릭터에 추가적으로 달린 여러 가지를 흔들리게 만들 수 있다. 물론 잘 설정하면 신체 부위도 가능하다. 가슴이라던가... 바스트라던가... 엉덩이라던가... 개발자라면 도전해볼만한 기능이다.

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