유니티에서 사물을 상태에 따라 지정된 움직임을 수행하게 하는 방법을 알아본다
애니메이션
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현실에서의 물체의 움직임과 기능을 게임 공간에서는 애니메이션으로 구현할 수 있다. 플레이어와 동물, 몬스터, 심지어 사물의 움직임도 애니메이션으로 처리할 수 있다. 상호작용에 따른 움직임 구현을 위해 애니메이션이 사용된다
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애니메이션은 유한상태머신(FSM)을 사용하여 구현한다. 이 패턴은 게임 AI를 개발할때도 유용하다
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애니메이션은 게임 오브젝트에게 움직임을 부여하는 기능. 이를 사용해 미리 저장되어 있는 움직임을 적용하거나, 움직임을 만들어 내기도 한다.
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단일의 애니메이션을 적용하기 위한 컴포넌트
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MVC모델로 볼 수 있다. PlayerController(Controller), Animator Parameter(Model), 상태 중 클립(View)- 프로그래머 입장에서 애니메이션은 UI에서 많이 쓰인다. 플레이어, 몬스터 등 물체들의 움직임을 구현하는 것은 전문적으로 애니메이터들이 한다
FSM
- 유한 상태머신(Finite State Machine)은
상태 패턴을 기반으로 동작을 제어하는 시스템을 구현하기 위한 모델 MVC패턴- 파라매터 :
모델 - 애니메이터 :
뷰 - 플레이어 컨트롤러 :
컨트롤러 상태 변화에 따른 객체의 동작이 복잡하고, 여러 가지 조건에 대응해 상태를 변경해야 하는 경우 사용- 유니티에는
애니메이션 컨트롤러가유한상태머신을 이용해 구현되어 있으며, 부여된 객체의 상태변화에 따른 애니메이션을 유동적으로 관리한다 - 하나의 파라매터에서는 한 가지의 상태만 가질 수 있고, 다수의 파라미터를 사용해 모델의 움직임과 표현을 사용할 수도 있다
사전 작업
- 애니메이션에 할당하기 위해 간단하게 캐릭터를 만든다
public class AnimPlayerController : MonoBehaviour
{
[SerializeField] Rigidbody rigid;
[SerializeField] AnimPlayerModel model;
[SerializeField] Animator animator;
void Update()
{
Move();
}
private void Move()
{
float xInput = Input.GetAxisRaw("Horizontal");
float zInput = Input.GetAxisRaw("Vertical");
Vector3 dir = new Vector3(xInput, 0 , zInput);
if(dir.sqrMagnitude > 1)
{
dir = dir.normalized;
}
// 이동 방법으로 많이 쓰는 방식
// rigidbody의 velocity를 MoveTowards 한다
// 즉, 현재 물체의 속도를 특정 속도까지 "도달" 시키는 것
// MoveTowards는 목적지에 도달하면 더이상 움직이지 않는 것이니까
// 특정 속도(목적지) 도달 후 더 속도가 증가 안함
rigid.velocity = Vector3.MoveTowards(rigid.velocity, dir * model.MaxSpeed, model.Accelation*Time.deltaTime);
if(dir != Vector3.zero)
{
transform.rotation = Quaternion.Lerp(transform.rotation,Quaternion.LookRotation(dir),10*Time.deltaTime);
}
}
}public class AnimPlayerModel : MonoBehaviour
{
[SerializeField] float maxSpeed;
public float MaxSpeed { get { return maxSpeed; } set { maxSpeed = value; } }
[SerializeField] float accelation;
public float Accelation { get { return accelation; } set { accelation = value; } }
}- 캐릭터를 제어하기 위한 모델과 컨트롤러
애니메이션 클립(Animation Clip)
객체의 움직임을 미리 정의한(저장한) 파일. 애니메이션 파일이 이에 해당한다
애니메이션 파일 새로 만들기
- 프로젝트 창에서 다음과 같이 선택하면 새로운 애니메이션 생성이 가능하다
애니메이션 할당하기
Idle이라 이름을 붙이고, 애니메이터 창에서Motion에 해당 애니메이션을 참조시킨다
애니메이션 제작하기
Idle애니메이션 동작을 만들거다- 팔이 들썩들썩 하는 애니메이션을 만든다. 위치 조정으로 이루어진다
Add Property를 누르면, 여러 속성들을 변경할 수 있게 추가할 수 있고, 속성 변경을 원하는 시간에Key값을 변경 시켜서 애니메이션이 만들어진다Key값을 추가시키면서 내용을 조정하면 된다- 각 키값의 사이는 자동으로 블렌드가 되어서 딱딱하게 움직이는게 아니라 부드럽게 움직인다
- 일반적으로
Humernoid애니메이션은 위와 같이 되어 있다 - 관절 구조로 되어있는 모델에 각 관절들의 움직임들을 만든 것
녹화 기능
- 하나하나
Key를 늘려가며 작업하기에는 오래걸리고 힘들다. 녹화기능으로 간편하게 해본다 - 애니메이션 창에서 타임라인을 찍고, 원하는 작업을 하면 알아서 키가 추가된다
UI 애니메이션 예시
- 순차적으로 UI가 들어왔다가 나가는 식으로 구현해서 부드러운 UI 화면을 구현할 수 있다
반복 재생
Loop Time을 체크해서 애니메이션을 반복시킬 수 있다
애니메이션 컨트롤러(Animation Controller)
- 애니메이션 클립을 등록해 두고 객체의 상태에 따라 애니메이션들을 관리하고 재생하는 일종의 작업 지시서
- 컨트롤러의 내부는 유한 상태머신(FSM)으로 구현되어 있다
애니메이터가 직접 모든애니메이션 클립들을 들고 있는 것이 아니라,애니메이션 컨트롤러가 들고 있는 방식으로 되어있다
애니메이터 컨트롤러 만들기
프로젝트 창에서 위와 같이 클릭하면 새로 생성된다
애니메이터에 참조시키기
애니메이터컴포넌트에서Controller부분에 참조시키면 적용된다애니메이터 컨트롤러를 더블 클릭하면 자동으로애니메이터 창이 열리게 된다
AnyState
Die애니메이션이 있을 때, 모든 상태에서Die로 연결시키기에는 너무 많다. 그럴 때 쓸 수 있는 기능이AnyState이다- 어떤 상태에 있던지,
Idle이든,Walk든,Attack이든 특정 조건을 만족하면 해당 애니메이션으로 변경 시킬 수 있다
- 요렇게 간편화 할 수 있다
무한 순환
Die에서도AnyState로 인식이 되서,Die에서Die로 무한 순환이 일어난다
Can Transition To Self를 체크 해제 하면 해결된다
상태의 조건을 동시에 만족 시킬 경우
Transition의 순서에 따라 우선순위가 정해진다. 더 앞에 있는Transition으로 적용된다
애니메이터(Animator)
- 애니메이션 컨트롤러를 객체에 적용하기 위한 컴포넌트
- 시간에 따른 속성을 편집해줄 수 있는 기능을 가지고 있다
- 예전 방식은
Animation컴포넌트. Controller:애니메이션 컨트롤러를 참조한다Avatar: 애니메이션이 적용될아바타를 참조한다Update Mode:Normal은TimeScale의 영향을 받는다.Animated Physics는Fixed Update에 호출된다.Rigidbody와 함께 물리처리에 적용해야하는 애니메이션의 경우에 사용한다,Unscaled Time은Time Scale과 상관없이 재생된다- 컬링 모드 : 해당 물체가 컬링 되었을 때의 애니메이션 동작을 정한다
상태 생성
- 애니메이션은 FSM으로 구현되어 있다. 상태를 추가해서 애니메이션을 할당할 수 있다
처음 상태 변경
- 물체의 처음 상태를 변경해 줄 수 있다
FSM을 쓰는 이유
- 애니메이션이 많아지면, 여러 상태들을 가지게 되고, 유한상태머신으로 관리해야 효율적이다
애니메이터 추가
- 애니메이션 컴포넌트를 추가하려는 물체에
애니메이터를 검색한다
애니메이터 창
애니메이션 예시) Idle, Walk
- 사전에 작성했던 스크립트 들과 위에서 만든 애니메이션들로 움직임에 따라 애니메이션이 다르게 재생되게 구현해보자
- 먼저, 컨트롤러 스크립트에서
Move()함수에 다음을 추가한다
Move()
{
animator.SetFloat("MoveSpeed", rigid.velocity.magnitude);
}
- 만들어진
Player에 위와 같이RigidBody, 작성한 스크립트 2개를 추가한다
- 회전은 막아준다
Animator 창에서Walk상태를 추가해주고,Make Transition을 선택해서Idle과 쌍방으로 이어준다
- 조건을 걸어주기 위해
Animator 창에서Parameter를 추가해준다.float형MoveSpeed를 추가했다
Idle상태를 클릭하고, 동그라미 친 부분을 누른다
- 다음과 같이
Conditions를 추가해준다.Walk상태는 반대로Less로 잡아주면 된다
- 속도를 기준으로 움직이면
Walk애니메이션, 멈춰있을 때는Idle애니메이션이 재생된다
믹사모와 유니티쨩
- 휴머노이드 모델에 휴머노이드 애니메이션을 적용시켜보자. 무료이면서 범용적으로 쓰이는
mixamo사이트의 애니메이션과, 다른 휴머노이드 모델의 예시로 쓸 수 있는유니티짱을 다운 받는다
휴머노이드
-
모델에서 애니메이터 컴포넌트의 아바타가 어떤 타입인지에 따라 다음과 같이 동작 여부가 달라진다
모델 애니메이션 동작여부 휴머노이드 휴머노이드 O 제네릭 휴머노이드 X 휴머노이드 제네릭 X 제네릭 (모델전용 한정) 제네릭 O - 동물 모델(제네릭) 이면 동물 전용 애니메이션(제네릭)을 써야 한다
T-Pose
T- Pose를 일단 기본으로 다운로드 해야한다. 믹사모에서 다운로드 받을 경우, 제네릭으로 임포트 되는데, 휴머노이드로 변경하면 관절이 제대로 오토매핑 된다. T-Pose만 추가 조정 필요없이 가능하다. 단, 유니티에서 다운 받는 모델, 애니메이션 에셋의 경우 필요없다- 휴머노이드 애니메이션 적용을 위해서 필요하다
- 그냥 모델로도 강제 T-Pose로 변형 시켜서 쓸 수 있지만, 완벽하게 되지 않아서 관절이 돌아간다거나, 척추측만증이 된다거나 하는 문제가 있다
- 휴머노이드 애니메이션을 쓰면, 모델 제약 없이 같은 휴머노이드면 동작하기 때문에 쓴다. 범용성이 높다. 심지어 SD 캐릭터도 가능하다
- 남성형이면
Y Bot. 여성형이면X Bot을 검색해서 모델을 설정한다
- 유니티 전용으로
fbx파일을 다운로드 해야 한다 - 다운로드 된
fbx파일은프로젝트 창에 드래그&드롭 하면 추가된다
- 여기서
Rig를 클릭한다. 그다음generic을Humanoid로 변경한다
Apply를 누르고Configure를 누르면 매핑을 확인 할 수있다
- 제대로 매핑된 것을 확인할 수 있다. 동그라미 중, 실선은 필수. 점선은 필수까진 아니다. 회색 점선은 추가적인 옵션이다
참고
- 에셋 스토어에서 구매한 모델, 애니메이션인 경우 웬만하면
UV매핑과Humanoid설정이 되어 있다
애니메이션 적용
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mixamo에서T-Pose외에 이제 애니메이션을 추가로 다운로드 받는다. 캐릭터는 동일하게Y BOT또는X BOT으로 해야한다.
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T-POSE와 함께 캐릭터 모델을 받았으니 이번에는 Skin(without skin)으로 설정하고 받는다 받는다
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임포트한 애니메이션의
Rig를Humanoid로 설정하면, 자세가 구부정한 것을 볼 수 있다. 이것이 아까 설명한 것처럼T-Pose모델이 필요한 이유다
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빨강 동그라미가 쳐친
Pose->reset을 누르면, 원래 포즈가 나온다. 여기서 매핑이 진행되어서 뒤틀린 것이다
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Rig->Avatar Definition을Y Bot@T-PoseAvatar를 가져오면된다. 이제 매핑이 제대로 된 것을 볼 수 있다
애니메이터에 적용시키기
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먼저
Y Bot모델에Animator컴포넌트를 추가한다.Controller에Animation Controller를 만들어 넣는다 -
만든
Animation Controller를 연다
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다운받은 애니메이션은
프로젝트 창에서 여기에 있다
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화면처럼
Throw애니메이션을애니메이터 창에서 원하는 상태에 집어넣는다 -
실행하면 이제 애니메이션이 제대로 수행되는 것을 확인할 수 있다
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위 과정들을 정리하자면 아래와 같다
0. Mixamo.com 사이트 접속
1. Chracters : 모델(제네릭) / 남성형 y bot & 여성형 x bot
2. Animations : T pose 검색 후 적용
3. Download -> Format(for unity) + Skin(with skin)
4. 유니티 프로젝트 창에 모델링 파일 넣기
5. 유니티 프로젝트의 모델링 파일을 선택하고 Rig 탭 선택
6. Animation Type : Generic->Humanoid
7.Apply 버튼을 눌러 적용
8. Configure -> T Pose의 모델링의 관절이 잘 매핑되었지 확인
9. 혹시나 자동매핑이 되지 않은 경우면 (손수 관절 넣어주기)
=> 휴머노이드 모델 =================================
0. Mixamo.com 접속
1. 애니메이션에서 원하는 애니메이션(제네릭) 선택
*** 단, 주의사항 ***
모델을 다른 모델로 선정하지 말고 똑같은 모델로 애니메이션
2. Download -> Format(for unity) + Skin(without skin)
3. 유니티 프로젝트 창에 옮겨서 복사
4. 유니티 프로젝트 창으로 옮긴 애니메이션 모델링파일 선택
5. Rig 탭 선택 -> Animation Type -> Humanoid 변경
6. Avatar Definition : Copy From Other Avatar
7. Source : Y bot avatar 또는 X bot avatar T pose로 선택
8. Apply 로 적용
=> 믹사모를 휴머노이드 애니메이션으로 적용 ============="애니메이션 팩 적용하기
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여러 애니메이션들이 담긴 팩을 다운 받아본다. 이번에는
mixamo에서Shooter Pack을 받아본다
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애니메이션들을
Asset폴더 적당한 곳에 풀고, 모든 애니메이션을Rig->Animation Type->Humernoid로 바꿔준다 -
Avatar Definition->Copy From Other Avatar->Y Bot@T-PoseAvatar로 변경해준다
애니메이션 루프
- 걷는 것과 같은 애니메이션은 루프를 시킬 수 있다.
Loop Time을 체크해주면 반복 시킬 수 있다 Loop Time쪽의loop match가 초록불이면 루프가 가능한 애니메이션 이라는 뜻이다. 첫 프레임의 키와 마지막 프레임의 키가 동일할 경우, 초록불이다.
- 죽는 모션과 같은 애니메이션은 첫 프레임의 키와 마지막 프레임의 키가 동일하지 않으므로, 루프를 시킬 수 없는 애니메이션이다
애니메이션의 좌표기준
- 클라이언트 개발자면,
Pivot을 기준으로(발바닥) 잡는다. 이유는 여러가지 있는데, 예를들어Center로 기준이 되어 있을 경우 플레이어가 범위 공격을 했을 때 키가 작은 몬스터는 맞고, 키가 큰 몬스터는 맞지 않는 문제가 생길 수 있다
- 또한 발을 기준으로 캐릭터가 움직인다면 계속 땅에 붙어서 움직이는데, 중앙을 기준으로 움직인다면 땅에 점점 잠기는 문제가 생기기도 한다
- 그런데 애니메이터면 보통
Center(골반)을 기준으로 모델링 작업한다
- 그래서
mixamo에서 다운 받은 애니메이션들도 골반 기준으로 작업되었다 - 실행 시, 사선으로 이동하는 이유가 발 기준으로 움직이는 것이 아닌, 골반을 기준으로 움직이는 것이기 때문이다. 잘 보면 골반은 정중앙을 바라보고 있다
해결법
-
Root Transform Rotation->Based Upon을Original로 바꿔준다. 그러면 발로 기준이 바뀌게 된다
-
이제 원하는 대로 정면으로 이동한다
-
이렇게 틀어져 있는 애니메이션의 포지션도
Bake Into Pose를 체크하면
-
Transform위치도 잡아준다 -
유니티짱의 애니메이션들은, 유니티 기준으로 만들어져서 발바닥을 기준으로 잡혀있다
포지션 제한
- 슈터 팩에서 점프 애니메이션의 경우 실제로 모델의 Y값도 변한다
- 그런데 프로그래머 입장에서 애니메이션으로 인해 점프의 높이가 변하는 것 보다, 스크립트로 직접 조절하고 싶으니
Feet을 기준으로 바꾼다.
- 이제 위치이동이 없다
애니메이션 좌우반전
Mirror를 체크하면, 애니메이션이 좌우반전된다
모델간의 보폭
- 같은 위치에서 시작해도, 유니티짱보다 크기가 더 큰
Y Bot이 먼저 앞서나가는 것을 볼 수 있다. 이것은 모델의 실제 보폭만큼 걷는 것이기 때문이다.Root Motion과 관련이 있다.
- 걷는것이 보폭이 적용이 되어 있어서 그런 것이다.
Apply Root Motion을 체크 해제하면, 제자리 걸음을 하게 된다. 이제 스크립트로 이동을 구현하면 둘이 동일하게 걷는다
- 그런데, 카포에라 자세와 같은 것들은 위치 이동이 필요한 애니메이션이다. 움직임이 제자리에서만 일어나면 안되기 때문에 이런애들은
Root Motion을 켜줘야 한다
- 기준위치까지는 바뀌지 않게 하는 방법이다.
블렌드 트리(Blend Tree)
- 애니메이션간의 전환이 일어날 때, 두 애니메이션 클립을 결합하여 자연스러운 움직임을 만드는 도구
걷다가 뛰기
- 걷는 모션에서 속도가 좀 더 빨라지면, 뛰게 하고 싶다. 그런데 그냥 애니메이션을 이어 붙이자니 부자연스럽다. 어떻게 해야할까? 이럴때 블렌더를 이용한다
아바타 마스크
- 모델의 원하는 부위만 애니메이션이 적용 되게 할 수 있는 기능. 레이어처럼 생각하면 된다
움직이며 총 쏘기
- 걷는 애니메이션 중에 총을 쏘는 애니메이션을 재생 시키려면 어떻게 해야할까? 이럴 때 아바타 마스크를 쓰면 구현할 수 있다. 상반신의 총 쏘는 애니메이션만 적용시키면 된다
상태 설정
- 먼저, 애니메이터에
Fire상태를 추가하자. 추가한 상태에firing rifle애니메이션을 추가한다 - 그리고 어느 상황에서든 발사를 하면 총이 발사 되어야 하니
Any State에서 연결해준다
- 그 다음
Parameter로Trigger를 추가해준다. 이름은Fire로 하겠다
Fire 상태이후Exit 상태로 연결 해준다.Exit이후는 자동으로Entry로 돌아간다
- 발사가 즉시 적용 되어야 하니
AnyState의Has Exit Time을 체크 해제 한다
- 발사 후
Exit은 반대로 체크해주고,Exit Time을 위와 같이 변경한다
스크립트 수정
- 플레이어에 공격 기능을 추가한다
public class AnimPlayerController : MonoBehaviour
{
[SerializeField] Rigidbody rigid;
[SerializeField] AnimPlayerModel model;
[SerializeField] Animator animator;
void Update()
{
if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
{
Fire();
}
Move();
}
private void Move()
{
float xInput = Input.GetAxisRaw("Horizontal");
float zInput = Input.GetAxisRaw("Vertical");
Vector3 dir = new Vector3(xInput, 0 , zInput);
if(dir.sqrMagnitude > 1)
{
dir = dir.normalized;
}
rigid.velocity = Vector3.MoveTowards(rigid.velocity, dir * model.MaxSpeed, model.Accelation*Time.deltaTime);
if(dir != Vector3.zero)
{
transform.rotation = Quaternion.Lerp(transform.rotation,Quaternion.LookRotation(dir),10*Time.deltaTime);
}
animator.SetFloat("MoveSpeed", rigid.velocity.magnitude);
}
private void Fire()
{
animator.SetTrigger("Fire");
}
}Space키를 누르면Trigger로 인해 발사하는 애니메이션이 재생된다Trigger는bool처럼true,false가 아니라 실행 될 때 한 번ON이 되는 것이다
Fire 트리거를 누르면, 그 즉시 발사 애니메이션이 재생된다
애니메이터 레이어 추가
- 상반신만 따로 발사 애니메이션을 재생할 수 있게 레이어를 추가한다. 이름은
Upper Layer로 지정했다
아바타 마스크 추가
아바타 마스크는 위와 같이 추가할 수 있다
- 신체 부위를 마우스로 클릭하면 해제 할 수 있다. 우리는 상반신만 쓸 예정이니 위와 같이 선택을 남기고 저장한다
- 애니메이터 레이어에서
Mask부분에 해당아바타 마스크를 추가하면 된다.Weight는 1로 한다. 애니메이션이 적용되는 정도를 나타낸다 Blending은 애니메이션이 덧씌워지는 방식을 결정한다.Override는 덮어쓰기,Additive는 더해서 재생된다
- 레이어의 순서에 따라서 애니메이션 우선순위가 결정된다. 위와 같은 경우
Base Layer가 우선순위가 더 높다. 그래서 먼저 걷기 애니메이션이 적용된 후, 상반신에 덮어쓰기로 발사 애니메이션이 재생 될 수 있다. 반대인 경우, 캐릭터가 멈춰있는 상태가 된다
베이스 레이어 설정
Idle용으로 애니메이션을 새로 추가한다
Base Layer설정
Upper Layer설정
실행
- 잘 보이지는 않지만, 걷는 것과 총 발사를 동시에 할 수 있게 됐다
- 걷는 중에 총을 쏘는 상반신 애니메이션을 재생하니, 골반이 이미 돌아간 상황이라 조준점이 마구 흔들린다. 어떻게 해야될까? 애니메이션 리깅을 통해 인버스 키네마틱을 적용시키면 된다
블렌드 트리 (Blend Tree)
- 애니메이션의 강도를 정해줄 수 있다. 완전 천천히 걷는 걸 구현해 줄 수 있다. 또는 걷는 애니메이션에서 뛰는 애니메이션으로 넘어갈 때 자연스럽게 넘어가게 할 수 있다
- 현재 구현상황에서는 속도가 0.1만 되어도 일반적인 걷는 애니메이션이 나온다. 이는 자연스럽지 않다. 블렌드를 통해 자연스럽게 바꿔줄 수 있다
블렌드 트리 생성
애니메이터 창에서 위와 같이 생성 가능하다. 생성한 이후 이름을Move로 바꿔준다. 이거 하나로 정지, 걷기, 뛰기 다 해줄 수 있다
블렌드 트리 설정
- 더블 클릭하면 전용 설정 창으로 전환된다
Add Motion Field를 누른다
- 이와같이 애니메이션 3개를 추가한다.
Parameter는MoveSpeed로 설정한다.Automate Thresholds를 체크 해제 하면Threshold를 직접 정해줄 수 있다
재생
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이제 속도가 조금씩 올라갈 때 마다, 자연스럽게 애니메이션들이 블렌딩이 되어 재생된다
-
이동이 매우 자연스러워졌다
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1D,2D가 있다.2D는 2개의Parameter로 구현한다. 2차 함수라 생각하면 편하다. 애니메이션을 8방향으로 조절이 가능하다. 예를들어 대각선 이동과 정면으로 뛰어서 이동을 합성하면 대각선으로 뛰어서 이동이 가능해진다
RagDoll
- 이동용 충돌체와 피격용 충돌체 = Ragdoll은 따로 구현한다
IK(Inverse Kinematic)
- 역운동학. 인버스 키네마틱
- 자식에 의해서 부모가 딸려오는 경우를 만들어 줄 수 있다. 가장 유명한 것은 Foot IK. 계단에서의 모습을 생각하면 이해가 쉽다. 조준선을 기준으로 캐릭터의 모델을 변형시키는 것도 IK.
- 유니티 애니메이션 리깅 이라는 패키지를 써주면 된다
애니메이션 State Behaviour
- 검을 휘둘러 공격을 한다 했을 때, 애니메이션의 특정 지점에서 공격 판정이 수행 되게 할 수 있다
https://youtu.be/XEDi7fUCQos?si=eWUHSZfSmIVl_acl
애니메이션 이벤트
- 애니메이션 자체에 스크립트를 추가해서, 특정 타이밍에 이벤트를 발생 시킬 수 있다
개발 박살내자