[Unity] Time.deltaTime에 대하여

PublicMinsu·2024년 1월 7일

Unity 정보

개요

Time.deltaTime은 유니티를 사용하면 누구나 한 번쯤은 사용할 것입니다.
저 또한 많이 사용했지만 헷갈리는 부분이 많았습니다.

이번 글에서는 실험과 문서를 통해 Time.deltaTime에 대해서 알아보는 시간을 가지도록 하겠습니다.

프레임

애니메이션에서의 프레임

출처 : 리틀 위치 아카데미아 (트리거)
https://www.sakugabooru.com/post/show/1118

혹시 애니메이션을 좋아하시나요?
저는 좋아합니다. 그중에서는 옛날 가이낙스와 트리거를 좋아합니다.
가이낙스, 트리거는 낮은 프레임으로 역동성 있는 연출을 해내는 점이 매력적입니다.

뜬금없는 애니메이션 이야기에 당황스러우시겠지만 Time.deltaTime은 프레임과 관련이 있어서 이렇게 말을 꺼내보았습니다.

애니메이션의 동작 방식은 정지된 그림을 빠르게 보여주어 움직인다고 착각하게 만드는 것입니다. (위의 예시로 올린 리틀 위치 아카데미아도 정지된 여러 그림이 모여서 움직임을 만들어냈습니다)

프레임이란 애니메이션을 구성하는 한 장의 그림을 말합니다.

초당 그림의 수를 FPS(Frames Per Second)라고 하는데 모든 장면을 높은 FPS로 만들기에는 예산의 제한이 있기에 장면에 따라 프레임의 수가 다르다고 합니다.

게임에서의 프레임

출처 : https://minecraft.fandom.com/ko/wiki/디버그_화면

프레임이란 애니메이션에서만 쓰이는 단어가 아닙니다.

게임을 좋아한다면 한 번쯤은 FPS를 들어봤을 것입니다. 1인칭 총 게임(First Person Shooter)과 동일한 약어가 존재하기에 헷갈릴 수 있지만 FPS(Frames Per Second)에 대해서 말하는 것입니다.

게임에서의 FPS도 애니메이션과 동일하게 1초 동안 보이는 화면의 수입니다. 그렇다면 프레임도 동일하게 정지된 하나의 화면이겠죠.

위에 화면은 마인크래프트에서 FPS를 확인하는 장면입니다. 이외에도 여러 게임에서 모드나 설정으로 FPS를 확인할 수 있습니다.

Unity에서의 프레임

출처 : https://docs.unity3d.com/kr/current/Manual/TimeFrameManagement.html

유니티에서는 '제한되지 않는 한' 가능한 가장 빠른 프레임 속도를 제공해 줍니다.
그렇다면 제한되는 경우도 있는 건가요?

출처 : https://blog.unity.com/kr/games/optimize-your-mobile-game-performance-expert-tips-on-graphics-and-assets

베데스다의 옛날 게임의 경우에는 60프레임을 넘어가면 물리엔진에 오류가 생겼습니다.(저는 스카이림에서 아이템이 날아다니는 경험을 한 적이 있었습니다)
물론 모든 게임이 이러한 이유로 프레임 제한을 걸진 않습니다. 위의 적힌 내용처럼 기기의 수명 등의 이유로 프레임의 제한을 거는 경우가 있답니다.

여기서 알아두어야 할 것은 기기에 성능에 따라 가능한 가장 빠른 프레임 속도를 제공하기에 게임의 프레임은 일정하지 않다는 것입니다.
물론 저희가 게임을 플레이하며 한 번쯤은 경험해 봤을 것이기에 이미 알고 있을 내용이지만 앞으로 나올 Update와 연관해서 봐야 하기에 설명했습니다.

Update와 프레임

출처 : https://docs.unity3d.com/kr/2021.1/Manual/ExecutionOrder.html

유니티에서 Update는 프레임당 한 번 호출됩니다.
프레임을 설명하며 말했듯 프레임은 일정하지 않습니다.

그렇다면 Update에 이동과 관련한 코드를 넣으면 어떻게 될까요?

좋은 기기일수록 프레임이 높을 것이고 프레임이 높다면 Update를 더 자주 호출하기에 같은 시간 동안 더 많이 움직일 것입니다.

만약 멀티플레이 게임이었다면 다음날 서비스 종료가 되겠죠?
그렇다면 어떻게 해야 이러한 사태를 막아주는 걸까요?

Time.deltaTime

출처 : https://docs.unity3d.com/kr/current/Manual/TimeFrameManagement.html

Time.deltaTime이란 마지막 프레임이 완료된 후 경과한 시간을 반환합니다.
Update는 프레임 당 한 번 호출된다는 점을 생각해 보면 Time.deltaTime은 Update의 간격이라고도 볼 수 있습니다.

이러한 점은 실제 계산을 통해서도 알 수 있습니다.

결과를 확인을 해보면 현재 Update의 시간과 이전 Update의 시간의 차이는 Time.deltaTime인 것을 알 수 있습니다.

FPS가 N일 경우 프레임 사이의 시간은 1/N이라고 볼 수 있습니다. 두 수를 곱할 경우 1이 되는 것을 볼 수 있습니다. 그렇다면 초당 프레임 수와 관계없이 동일한 처리가 되는 것입니다.

FixedUpdate에서 Time.deltaTime

출처 : https://docs.unity3d.com/kr/current/Manual/ExecutionOrder.html

보통 물리 연산과 관련한 작업은 FixedUpdate를 사용합니다.
그런데 아는 분들은 아시겠지만 FixedUpdate는 고정된 주기로 호출됩니다.

그렇다면 프레임이 일정하지 않은 문제가 없기에 굳이 Time.deltaTime를 곱할 필요가 없지 않을까요?

맞습니다. 공식 문서에서도 곱할 필요가 없다고 적어두었습니다.

하지만 Update에서 쓰이는 단위와 FixedUpdate에서 쓰이는 단위를 일치 시키기 위해서는 Time.deltaTime을 곱해주는 것이 좋다고 생각합니다. (Update와 FixedUpdate에서 N의 값을 쓸 때 Update에서만 Time.deltaTime를 곱해주면 Update에서는 초당 N만큼 갈 것이고 FixedUpdate에서는 N*호출 횟수만큼 갈 것입니다. 그것이 위 예시의 맨 밑의 경우인 것입니다)

출처 : https://docs.unity3d.com/kr/current/ScriptReference/Time-deltaTime.html

참고로 Time.fixedDeltaTime도 존재합니다. 이는 FixedUpdate의 간격입니다. 하지만 굳이 FixedUpdate에서 Time.fixedDeltaTime를 쓸 필요가 없습니다. Time.deltaTime은 FixedUpdate에서 자동으로 Time.fixedDeltaTime를 반환해 줍니다.