Tutorial (5)

 

유니티의 좌표계

 

작성 기준 버전 :: 2018.3.1f1

 

[본 튜토리얼의 내용은 유튜브 영상으로도 시청할 수 있습니다]

 

이번 섹션에서는 유니티의 좌표계에 대해서 알아보자.

 

 

좌표계란?

 

좌표계란 공간 내에서 특정한 위치를 나타내기 위한 방식이다.

 

어떤 공간에서 위치를 찾고자 하는 것인지 기준을 잡기 위해서 축이라는 것을 사용하는데, X라는 하나의 축을 사용하면 수직선 상에서의 점의 위치를 찾아낼 수 있게 된다.

 

 

X축과 Y축, 2개의 축을 이용하면 평면 상의 중심으로부터의 점의 위치를 알 수 있다.

 

 

X축과 Y축 그리고 Z축까지 3개의 축을 사용하면 3차원 공간 상의 점의 위치를 알아낼 수 있게 된다.

 

 유니티 엔진에서는 씬이라는 공간 안에서 오브젝트의 위치를 표현하기 위해서 좌표계를 이용한다.

 

수직선을 이용한 1차원 상의 공간을 사용하는 게임은 별로 없고 대부분은 2D 좌표계나 3D 좌표계를 사용한다.

 

 


2D 좌표계를 사용하는 게임으로는 슈퍼 마리오 브라더스를 예로 들 수 있고, 3D 좌표계를 사용하는 게임으로는 하프라이프를 예로 들 수 있다. 2D 좌표계를 사용하는 게임은 움직임이 상하좌우 또는 전후좌우로 움직임이 제한되지만 3D 좌표계를 사용하는 게임은 전후좌우 뿐만 아니라 상하의 움직임까지 가능하다.

 

 

왼손 좌표계와 오른손 좌표계

 

좌표의 축을 정하는 방법은 여러 가지가 있는데 그 중 대표적인게 바로 왼손 좌표계와 오른손 좌표계이다.

 

 

우선 오른손 좌표계는 엄지 손가락이 X축, 검지 손가락이 Y축, 중지 손가락이 Z축이라고 가정하고 엄지를 종이 위에 수직선을 그었을 때 양수의 방향, 즉 오른쪽을 향하게 하고 검지를 X축과 직교하는 위 방향으로 향하게 했을 때, 중지가 나를 바라보는 방향이 되게 XYZ축을 정의하는 방식이다. 일반적인 수학에서는 이 오른손 좌표계를 표준으로 사용한다.

 

 

그 다음 왼손 좌표계는 엄지와 검지의 방향을 오른손 좌표계와 같이 맞췄을 때 중지는 내가 바라보는 방향을 가리키게 되도록 XYZ축을 정의한다. 유니티에서는 이 왼손 좌표계를 기준으로 사용한다.

 

한마디로 왼손 좌표계와 오른손 좌표계의 차이는 Z축이 가리키는 방향이 달라진다는 것이다. 오른손 좌표계에서는 화면에서 바라보는 사람에게로 다가오는 방식으로 Z축이 가리키게 되지만, 왼손 좌표계는 화면을 바라보는 사람에게서 화면 방향으로 Z축이 가리키게 된다.

 

 

 

 

 

Y-Up과 Z-Up

 

좌표계를 정의할 때, X축은 기본적으로 첫 번째 수평 방향의 수직선을 기준으로 하기 때문에 대부분 같은 방향으로 고정되어 있다. 여기서 발생하는 문제는 두 번째 축인 Y축의 방향을 어떻게 정의하느냐이다.

 

 

여기에는 두 가지 관점이 있는데 위에서 내려다보는 시점으로 Y축을 앞으로 나가는 방향으로 정의하는 방식이 하나로, 이렇게하면 새로 추가되는 세 번째 축인 Z축이 높이 축이 되는 Z-Up 방식이 된다. 언리얼 엔진과 3D 모델링 툴인 3ds Max가 이 방식을 채택한다.

 

 

다른 방식으로는 옆에서 바라보는 시점에서 Y축을 위로 향하는 방향으로 정의하는 것이다. Y축이 높이 축이 되기 때문에 Y-Up이라고 하고 유니티 엔진은 이 방식을 채택한다.

 

 

월드 좌표와 로컬 좌표

 

바로 전 파트까지 좌표계란 무엇인지와 유니티 엔진에서는 어떤 방식의 좌표계를 채택했는지를 설명했다. 이번 파트에서 이야기할 내용은 월드 좌표와 로컬 좌표에 대한 이야기이다.

 

월드 좌표란 세상을 중심으로 어느 위치에 있느냐를 의미하는 것이고, 로컬 좌표는 나 혹은 어느 한 오브젝트를 중심으로 어느 위치에 있느냐 하는 것이다.

 

사실 실제 세상에서 세상을 중심으로 어떠한 객체가 어느 위치에 있느냐 하는 것은 그 세상의 중심이 어디인지는 사람마다 생각이 다르고 절대적이라고 할 수 있는 중심이 없기 때문에 세상의 중심을 기준으로 한 위치라는 것은 구할 수 없겠지만, 게임이나 유니티 엔진에서는 가능하다.

 

 

바로 씬 안의 의 위치가 바로 게임 안에서의 세상의 중심이 된다.

 

 

 

 

월드 좌표를 대상으로 봤을 때, 선택된 큐브는 {-6, 0, -4}의 위치에 존재한다.

 

그렇다면 로컬 좌표란 무엇인가? 왜 월드의 중심이 아닌 어느 한 오브젝트를 중심으로 위치를 측정해야하는 걸까?

 

 

 

위의 이미지를 보자. 스피어 오브젝트 하나가 월드 좌표를 설명할 때 사용했던 큐브 오브젝트보다 XZ좌표가 각각 1씩 월드의 중심에 가깝게 존재하고 있다. 큐브 오브젝트의 위치가 {-6, 0, -4}였으니, 스피어 오브젝트는 {-5, 0, -3}의 위치에 있다. 만약에 추가된 이 스피어 오브젝트를 큐브 스피어를 중심으로 공전하게 만들고 싶다면 어떻게 해야할까?

 

 

만약 월드 좌표만으로 처리하려고 한다면 위의 이미지와 같이 좌표가 복잡하게 바뀌는 것을 알 수 있다.

 

 

하지만 스피어 오브젝트를 큐브 오브젝트의 자식 오브젝트로 만들면 포지션이 월드의 중심 좌표를 기준으로한 월드 좌표인 {-5, 0, -3}이 아니라 큐브 오브젝트를 중심으로한 로컬 좌표 로 표시되는 것을 확인할 수 있다.

 

 

이렇게 하고 나면 간단하게 큐브 오브젝트를 회전시키는 것만으로도 궤도를 따라서 스피어 오브젝트가 간단하게 공전하는 것을 볼 수 있다. 물론 큐브도 함께 자전한다는 문제가 있기는 하지만 이런 문제는 간단하게 해결하고 스피어 오브젝트만 궤도를 따라서 공전하게도 만들 수 있다.

 

 

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