[Unreal Engine 4] AddMovementInput 함수의 이동속도 문제 해결하기

서론

 AddMovementInput 함수를 사용하다보면 의도치않게 문제가 발생한다. 언리얼 엔진4 도큐먼트에서 제공하는 코드에서도 문제가 발생하는것을 볼 수 있다. 발생하는 문제는 두가지가 있다.

1. 보는 방향에 따라 이동속도가 다름
2. 대각선으로 이동시 속도가 빨라짐

문제를 설명하기 위해 공식 문서에서 사용하는 예제를 가져왔다.

2.3 - 캐릭터 동작 함수 구현

위의 도큐먼트에서 구현한 코드는 다음과 같다.

// 입력에 함수성 바인딩을 위해 호출됩니다.
void AFPSCharacter::SetupPlayerInputComponent(class UInputComponent* PlayerInputComponent)
{
    Super::SetupPlayerInputComponent(PlayerInputComponent);

    // "movement" 바인딩을 구성합니다.
    PlayerInputComponent->BindAxis("MoveForward", this, &AFPSCharacter::MoveForward);
    PlayerInputComponent->BindAxis("MoveRight", this, &AFPSCharacter::MoveRight);

    // "look" 바인딩을 구성합니다.
    PlayerInputComponent->BindAxis("Turn", this, &AFPSCharacter::AddControllerYawInput);
    PlayerInputComponent->BindAxis("LookUp", this, &AFPSCharacter::AddControllerPitchInput);
}

void AFPSCharacter::MoveForward(float Value)
{
    // 어느 쪽이 전방인지 알아내어, 플레이어가 그 방향으로 이동하고자 한다고 기록합니다.
    FVector Direction = FRotationMatrix(Controller->GetControlRotation()).GetScaledAxis(EAxis::X);
    AddMovementInput(Direction, Value);
}

void AFPSCharacter::MoveRight(float Value)
{
    // 어느 쪽이 전방인지 알아내어, 플레이어가 그 방향으로 이동하고자 한다고 기록합니다.
    FVector Direction = FRotationMatrix(Controller->GetControlRotation()).GetScaledAxis(EAxis::Y);
    AddMovementInput(Direction, Value);
}

---

 

문제 원인 및 해결

1. 보는 방향에 따라 이동속도가 다름

문제 원인

 이동속도가 달라지는 이유에 대해서 살펴보기 전에 AddMovementInput() 함수에 대해서 이해해야한다. 이 함수에서 두개의 인자를 사용하고 있다. 첫번째 인자는 이동할 방향을 의미하며, 두번째 인자는 거리를 의미한다.

 내부적으로는 Direction * Value 의 값을 계산하고 현재 위치(0, 0, 0)에서 계산한 좌표로 이동시킨다. 즉, 이 계산 결과가 속도가 되는 것이다. 문제의 원인은 Direction 이거나 Value 이라고 우리는 유추할 수 있다. 그런데 여기서 Value 의 값은 우리가 방향키를 누른 시간이기 때문에 문제가 될 수 없다. 따라서 Direction 의 값이 문제가 되는 것이다. 여기서 잠깐 AddMovementInput() 함수를 다시 살펴보자. 첫번째 인자의 타입은 FVector 이고, 방향을 의미한다. 다시 말하면 첫번째 인자가 기대하는 값은 단위벡터이다. 문제는 Direction 이 가지고 있는 값이 이미 단위벡터라는 것이다.

Direction 을 구하는 함수에 대한 설명은 아래에서 확인 할 수 있다.

[Unreal Engine 4] FRotationMatrix::GetScaledAxis 이해하기

 문제를 좀 더 정확히 파악하기 위해 프로그램을 다시 실행시켜보자. 보는 방향에 따라 속도가 어떻게 바뀌는지 살펴보자. 실험을 하다보면 정면을 바라볼 때 가장 빠르고, 위나 아래를 바라볼 때 속도가 느려지는 것을 알 수 있다. 그렇다면 속도가 가장 빠르기 위한 Direction 의 방향은 어디일까?

정답은 이동방향과 Direction 의 방향이 같은 경우이다!

위에서 Direction 의 방향이 이동하는 방향을 결정한다고 하였는데 다른 경우가 어떻게 존재할 수 있는지 의아할 것이다. 그 이유는 Z 축에 있다. Z 축은 캐릭터의 머리 위 방향을 의미하는데 Z 축이 포함된 단위 벡터를 계산하다보니 X, Y 값이 줄어들 수 밖에 없는 것이다.

 

해결 방법

문제를 해결하는 방법은 간단하다. Z축을 없애버리고 단위벡터로 변경하면 X, Y 값 밖에 남지 않으므로 이동 방향과 Direction 의 방향이 같아진다. 코드로 구현하면 아래와 같다.

void AFPSCharacter::MoveForward(float Value)
{
    // 어느 쪽이 전방인지 알아내어, 플레이어가 그 방향으로 이동하고자 한다고 기록합니다.
    FVector Direction = FRotationMatrix(Controller->GetControlRotation()).GetScaledAxis(EAxis::X);
    Direction.Z = 0.0f;
    Direction.Normalize();
    AddMovementInput(Direction, Value);
}

---

2. 대각선으로 이동시 속도가 빨라짐

문제 원인

 이 문제의 원인 또한 1 번 문제에서 살펴본 AddMovementInput() 함수와 관련이 있다. 앞으로 이동하는 방향키와 옆으로 이동하는 방향키를 동시에 누르면 내부적으로 이 방향들이 모두 더해진다. 문제를 조금 단순화해서 원점에서 정면을 X 축, 측면을 Y 축이라 생각해보면 다음과 같다.

상황	호출 함수	Direction
정면 이동	MoveForward	(1, 0, 0)
측면 이동	MoveRight	(0, 1, 0)
대각선 이동	MoveForward + MoveRight	(1, 1, 0)

대각선 이동의 상황에서 Direction 을 살펴보면 무언가 이상하다. 분명 앞에서 Direction 은 단위벡터 값이라고 하였는데 이 값은 단위벡터가 아니다. 벡터의 길이를 계산해보면 √2 가 된다. 실제로도 속도가 약 √2 배가 된다.

 

해결 방법

 이 문제를 해결하기 위해서는 Direction 을 단위벡터로 변경해야하는데 그러기 위해서는 언리얼 라이브러리를 건드려야한다. 이는 다른 side effect 를 유발할 수 있어 함부로 수정하기에는 위험하다. 다른 방법으로 문제를 해결해야 한다. 이 문제를 해결하는 방법은 여러가지가 있겠지만 나 같은 경우에는 다음과 같이 문제를 해결하였다.

1. 이동하려는 방향을 하나의 벡터로 변경한다.
2. 방향벡터를 단위벡터로 변경한다.
3. 매 프레임마다 AddMovementInput() 을 호출한다.

1번을 코드로 나타내면 다음과 같다.

void AFPSCharacter::MoveForward(float Value)
{
    FVector Direction = FRotationMatrix(Controller->GetControlRotation()).GetScaledAxis(EAxis::X);
    Direction.Z = 0.0f;
    Direction.Normalize();
    MoveDirection += Direction * FMath::Clamp(Value, -1.0f, 1.0f);
}

void AFPSCharacter::MoveRight(float Value)
{
    FVector Direction = FRotationMatrix(Controller->GetControlRotation()).GetScaledAxis(EAxis::Y);
    Direction.Z = 0.0f;
    Direction.Normalize();
    MoveDirection += Direction * FMath::Clamp(Value, -1.0f, 1.0f);
}

1번에서 발생하는 문제를 막기 위해 Z축 값을 없애고 MoveDirection에 이동하려는 방향을 모두 합성한다. 이제 매 프레임마다 AddMovementInput() 을 호출하면 된다. 나는 Move() 함수를 추가해 여기서 이동을 시켰다.

// Called every frame
void AFPSCharacter::Tick(float DeltaTime)
{
    Super::Tick(DeltaTime);

    Move(DeltaTime);
}

void AFPSCharacter::Move(float DeltaTime)
{
    if (MoveDirection.IsZero()) {
        return;
    }

    MoveDirection.Normalize();
    AddMovementInput(MoveDirection, CurrenVelocity * DeltaTime);
    MoveDirection.Set(0.0f, 0.0f, 0.0f);
}

 합성한 벡터를 단위벡터로 변경 후 AddMovementInput() 함수를 호출하였다. 

이와 같이 변경하면 매우 느리게 움직이는 문제가 발생한다. 나 같은 경우에는 CurrentVelocity 값에 약 50.0f ~ 100.0f 의 값으로 설정하여 문제를 해결하였다.