[Day21] Random Walk Simulation(2)

언리얼 엔진에서 액터의 랜덤 워크와 시각화를 구현하는 방법을 학습했습니다. ✨AActor를 상속받아 메시 컴포넌트를 추가하고, 월드 공간에서 액터를 이동시키며, 디버그 드로우와 동적 머티리얼을 사용하여 이동 경로와 이벤트를 시각적으로 표현합니다. 🚀

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📌 목표

• AActor에 UStaticMeshComponent를 추가하여 시각적 표현 구현
• 액터의 랜덤 워크를 월드 공간에서 시각적으로 이동 및 확인
• 특정 조건(ShouldTriggerEvent())에 따라 액터의 머티리얼 색상 변경으로 이벤트 시각화
• DrawDebugSphere를 사용하여 액터의 이동 경로를 에디터에서 추적

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💻 코드

MyActor.h

#pragma once

#include "CoreMinimal.h"
#include "GameFramework/Actor.h" // AActor를 상속받아 기본적인 액터 기능 사용
#include "Components/StaticMeshComponent.h" // 액터에 메시를 추가하여 시각적으로 표현하기 위한 컴포넌트
#include "MyActor.generated.h"

class UMaterialInstanceDynamic; // 동적 머티리얼 인스턴스를 전방 선언 (헤더에서 직접 포함하지 않고 사용)

UCLASS()
class HOMEWORK5_API AMyActor : public AActor // APawn 대신 AActor를 상속받음
{
	GENERATED_BODY()

public:
	// 생성자: 액터가 생성될 때 초기 설정을 담당
	AMyActor();

protected:
	// 게임 시작 시 호출되는 함수 (초기화 로직에 적합)
	virtual void BeginPlay() override;

public:
	// 매 프레임마다 호출되는 함수 (이번 예제에서는 직접 이동 처리 안 함)
	virtual void Tick(float DeltaTime) override;

private:
	// 메시 컴포넌트: 액터의 시각적 표현을 담당하는 스태틱 메시 (VisibleAnywhere로 에디터에서 확인 가능)
	UPROPERTY(VisibleAnywhere, Category = "Components")
	UStaticMeshComponent* MeshComponent;

	// 동적 머티리얼 인스턴스: 런타임에 머티리얼의 파라미터를 변경하기 위해 사용
	UPROPERTY()
	UMaterialInstanceDynamic* DynamicMaterialInstance;

	// 기본 머티리얼: 액터의 기본 외형 (에디터에서 설정 가능)
	UPROPERTY(EditAnywhere, Category = "Materials")
	UMaterialInterface* DefaultMaterial;
	// 이벤트 발생 시 적용될 머티리얼 (선택 사항, 여기서는 동적 머티리얼 색상 변경으로 대체)
	UPROPERTY(EditAnywhere, Category = "Materials")
	UMaterialInterface* EventTriggeredMaterial;

	// 이동량을 결정하는 함수 (0 또는 1 반환)
	int32 Step();
	// 이벤트 발생 여부를 결정하는 함수 (50% 확률로 true 반환)
	bool ShouldTriggerEvent();
	// 액터의 월드 위치를 이동시키고 시각화하는 함수
	void MoveActor();

	// 액터의 현재 월드 위치를 저장하는 변수
	FVector CurrentWorldPosition;

	// 총 이동 횟수를 정의하는 상수
	const int32 MaxSteps = 10;

	// 랜덤 워크의 각 스텝을 처리하기 위한 타이머 핸들
	FTimerHandle RandomWalkTimerHandle;
	// 타이머에 의해 주기적으로 호출될 함수
	void PerformRandomWalkStep();
	// 현재 진행 중인 스텝의 인덱스
	int32 CurrentStepIndex = 0;
};

MyActor.cpp

#include "MyActor.h"
#include "Math/UnrealMathUtility.h" // 수학 유틸리티 함수 (랜덤 값 생성 등)
#include "Engine/Engine.h" // UE_LOG 등 엔진 관련 기능
#include "DrawDebugHelpers.h" // 디버그 드로우 기능 (DrawDebugSphere 등)
#include "Materials/MaterialInstanceDynamic.h" // 동적 머티리얼 사용
#include "Kismet/GameplayStatics.h" // GetWorldTimerManager() 접근을 위해 포함

// 생성자: 액터가 월드에 스폰될 때 한 번 호출되어 컴포넌트 설정 및 초기화
AMyActor::AMyActor()
{
	// 액터의 Tick 함수가 매 프레임 호출되도록 설정 (이번 예제에서는 타이머로 이동 처리)
	PrimaryActorTick.bCanEverTick = true;

	// 메시 컴포넌트 생성 및 액터의 루트 컴포넌트로 설정
	MeshComponent = CreateDefaultSubobject<UStaticMeshComponent>(TEXT("MeshComponent"));
	RootComponent = MeshComponent;

	// 기본 메시 할당: 언리얼 엔진 StarterContent의 큐브 메시 사용
	static ConstructorHelpers::FObjectFinder<UStaticMesh> CubeMeshAsset(TEXT("/Game/StarterContent/Shapes/Shape_Cube.Shape_Cube"));
	if (CubeMeshAsset.Succeeded())
	{
		MeshComponent->SetStaticMesh(CubeMeshAsset.Object);
	}

	// 기본 머티리얼 할당: 언리얼 엔진 StarterContent의 기본 벽 머티리얼 사용
	static ConstructorHelpers::FObjectFinder<UMaterial> BaseMaterialAsset(TEXT("/Game/StarterContent/Materials/M_Basic_Wall.M_Basic_Wall"));
	if (BaseMaterialAsset.Succeeded())
	{
		DefaultMaterial = BaseMaterialAsset.Object;
		MeshComponent->SetMaterial(0, DefaultMaterial); // 메시의 첫 번째 슬롯에 머티리얼 설정
	}
}

// BeginPlay: 게임이 시작되거나 액터가 스폰된 후 초기화 로직
void AMyActor::BeginPlay()
{
	Super::BeginPlay();

	// 액터의 현재 월드 위치를 CurrentWorldPosition에 저장 (초기 위치)
	CurrentWorldPosition = GetActorLocation();

	// 동적 머티리얼 인스턴스 생성 및 할당: 런타임에 머티리얼 파라미터(색상)를 변경하기 위함
	if (MeshComponent && DefaultMaterial)
	{
		DynamicMaterialInstance = UMaterialInstanceDynamic::Create(DefaultMaterial, this);
		MeshComponent->SetMaterial(0, DynamicMaterialInstance);
	}

	// BeginPlay에서 랜덤 워크 시작: 0.5초마다 PerformRandomWalkStep 함수를 반복 호출하도록 타이머 설정
	GetWorldTimerManager().SetTimer(RandomWalkTimerHandle, this, &AMyActor::PerformRandomWalkStep, 0.5f, true);
}

// Tick: 매 프레임마다 호출되지만, 이 예제에서는 이동 로직을 타이머로 분리하여 사용하지 않음
void AMyActor::Tick(float DeltaTime)
{
	Super::Tick(DeltaTime);
}

// Step: 이동할 방향의 크기를 결정 (현재는 항상 0 또는 1)
int32 AMyActor::Step()
{
	return FMath::RandRange(0, 1);
}

// ShouldTriggerEvent: 50% 확률로 true를 반환하여 이벤트 발생 여부 결정
bool AMyActor::ShouldTriggerEvent()
{
	return FMath::RandBool();
}

// MoveActor: 액터를 실제 월드 공간에서 이동시키고, 이동 경로 및 이벤트를 시각화
void AMyActor::MoveActor()
{
	FVector PreviousPosition = CurrentWorldPosition; // 이동 전 위치 저장

	// X, Y축으로 무작위 이동량 결정 (-1, 0, 1 중 하나)
	int32 dx = FMath::RandRange(-1, 1);
	int32 dy = FMath::RandRange(-1, 1);
	
	// dx와 dy가 모두 0인 경우 (액터가 움직이지 않는 경우)를 방지하기 위해 최소한 한 축은 움직이도록 보장
	if (dx == 0 && dy == 0)
	{
		if (FMath::RandBool()) dx = FMath::RandBool() ? 1 : -1; // X축을 강제로 움직이거나
		else dy = FMath::RandBool() ? 1 : -1; // Y축을 강제로 움직임
	}

	// CurrentWorldPosition을 업데이트 (각 스텝마다 100 Unreal Unit 이동)
	CurrentWorldPosition.X += dx * 100.0f;
	CurrentWorldPosition.Y += dy * 100.0f;

	SetActorLocation(CurrentWorldPosition); // 액터를 새로운 월드 위치로 이동

	// 이동 경로를 디버그 스피어로 시각화 (빨간색, 5초 동안 유지)
	DrawDebugSphere(GetWorld(), CurrentWorldPosition, 25.0f, 12, FColor::Red, false, 5.0f);

	// 이벤트 발생 여부 확인 및 머티리얼 색상 변경으로 시각화
	bool bEventTriggered = ShouldTriggerEvent();
	if (bEventTriggered)
	{
		// 이벤트 발생 시 액터의 색상을 빨간색으로 변경
		if (DynamicMaterialInstance) DynamicMaterialInstance->SetVectorParameterValue(TEXT("BaseColor"), FLinearColor::Red);
		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("Event Triggered at (%s)! Actor color changed to Red."), *CurrentWorldPosition.ToString());
	}
	else
	{
		// 이벤트 미발생 시 액터의 색상을 파란색으로 변경
		if (DynamicMaterialInstance) DynamicMaterialInstance->SetVectorParameterValue(TEXT("BaseColor"), FLinearColor::Blue);
		UE_LOG(LogTemp, Log, TEXT("No Event. Actor color changed to Blue."));
	}

	// 이동 로그 출력: 현재 스텝, 이전 위치, 현재 위치, 이벤트 발생 여부
	UE_LOG(LogTemp, Log, TEXT("Step %d: From (%s) to (%s). Event: %s"),
		CurrentStepIndex, *PreviousPosition.ToString(), *CurrentWorldPosition.ToString(), bEventTriggered ? TEXT("Yes") : TEXT("No"));
}

// PerformRandomWalkStep: 타이머에 의해 주기적으로 호출되어 랜덤 워크의 한 스텝을 수행
void AMyActor::PerformRandomWalkStep()
{
	// MaxSteps 횟수만큼 이동을 수행
	if (CurrentStepIndex < MaxSteps)
	{
		CurrentStepIndex++; // 스텝 인덱스 증가
		MoveActor(); // 액터 이동 및 시각화 함수 호출
	}
	else
	{
		// 모든 스텝이 완료되면 타이머를 중지
		GetWorldTimerManager().ClearTimer(RandomWalkTimerHandle);
		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("=== Movement Summary ==="));
		UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("Random walk completed after %d steps."), MaxSteps);
	}
}

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⚠️ 실수

• UMaterialInstanceDynamic의 늪과 초기화 순서 🌊
  생성자에서 기본 Material을 할당하고 BeginPlay에서 UMaterialInstanceDynamic을 생성해 다시 할당했는데, BeginPlay 시점에 DefaultMaterial이 로드되지 않은 경우를 간과했다. 에디터에서는 괜찮았지만 빌드 후 크래시가 발생할 수 있다는 것을 깨달았다. ConstructorHelpers::FObjectFinder는 생성자에서만 안전하게 사용해야 하고, 런타임 리소스는 FSoftObjectPath나 FStreamableManager 같은 비동기 로딩 방식을 고려해야 한다는 점을 다시 한번 상기했다. 초기화 순서는 정말 중요했다. 💡

• 랜덤 워크의 편향성 문제 🎲
  dx, dy를 RandRange(-1, 1)로 설정하고 둘 다 0일 때만 보정했지만, 여전히 특정 방향으로 쏠리는 경향이 보일 수 있다는 것을 느꼈다. 대각선 이동 확률이 더 높다거나 하는 식이었다. 정말 완벽한 랜덤 워크를 구현하려면 균등 분포를 보장하는 더 정교한 알고리즘이나, 각 방향으로의 이동 확률을 명시적으로 제어하는 방법을 고민해야 한다는 것을 알았다. 단순히 RandRange만으로는 부족할 수 있다. 🧠

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✅ 핵심 요약

개념	설명	비고
AActor	언리얼 엔진의 가장 기본적인 게임 오브젝트. 월드에 배치되고 동작 가능.	APawn보다 가볍고 일반적인 오브젝트에 적합.
UStaticMeshComponent	액터에 3D 메시를 추가하여 시각적으로 표현하는 컴포넌트.	CreateDefaultSubobject로 생성, SetStaticMesh로 메시 할당.
UMaterialInstanceDynamic	런타임에 머티리얼의 파라미터(예: 색상)를 동적으로 변경할 수 있는 인스턴스.	Create 함수로 생성 후 SetVectorParameterValue 등으로 파라미터 변경.
SetActorLocation	액터의 월드 공간 위치를 설정하는 함수.	액터를 물리적으로 이동시키는 핵심 함수.
DrawDebugSphere	언리얼 에디터에서 디버깅 목적으로 구체를 그리는 함수.	GetWorld()를 통해 월드에 접근하여 그릴 수 있음.
FTimerHandle	특정 함수를 주기적으로 또는 한 번만 호출하도록 스케줄링하는 타이머 시스템.	GetWorldTimerManager().SetTimer로 설정, ClearTimer로 중지.