[DirectX] Component, 삼각 함수, Vector

 

Component, 삼각 함수, Vector

게임 개발은 다양한 기술과 수학적 개념이 결합된 창의적인 작업입니다.

이번 글에서는 Unity와 Unreal의 Component 시스템 비교와 함께 게임 개발에 필요한 스마트 포인터의 활용법 및 게임 수학의 기본 개념을 정리합니다.

 

인강을 통해 배우고 정리한 내용을 공유한 글이기에 정확하지 않은 정보가 있을 수 있으며,

수정이 필요하다면 언제든 댓글 작성해주시면 감사하겠습니다!

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1. Component 시스템 이해

 

 

Unity의 Component 기반 구조  
Unity는 Component를 사용해 객체에 필요한 기능만 추가할 수 있는 모듈화된 설계를 제공합니다.  
- GameObject는 기본적인 틀이며, 다양한 Component(예: Transform, Rigidbody, Collider)를 추가하여 기능을 확장합니다.  
- 이러한 방식은 직관적이며, 필요한 기능만을 골라 사용할 수 있어 개발과 디버깅에 유리합니다.  

Unreal의 클래스 상속 구조  
Unreal은 클래스 상속을 기반으로 객체의 기능을 확장합니다.  
- 필요한 기능을 제공하는 기본 클래스를 상속받아 새로운 클래스를 정의합니다.  
- 코드 중심의 설계로 고급 사용자에게 적합하며, 더 세밀한 제어를 가능하게 합니다.  

 

2. 스마트 포인터 활용

 

스마트 포인터는 메모리 관리를 단순화하고 안전하게 처리할 수 있도록 돕는 C++ 기능입니다.  

weak_ptr  
- weak_ptr은 shared_ptr와 함께 사용되며, 객체의 소유권을 가지지 않고 약한 참조를 유지합니다.  
- 순환 참조(Cyclic Reference)를 방지하는 데 유용합니다.  

enable_shared_from_this와 shared_from_this()  
- enable_shared_from_this는 클래스 내부에서 안전하게 shared_ptr로 자신을 공유할 수 있게 합니다.  
- `shared_from_this()` 메서드를 사용하여 새로운 shared_ptr을 생성하지 않고 기존 포인터를 참조합니다.  

dynamic_pointer_cast  
- 스마트 포인터 간의 타입 변환을 제공합니다.  
- 런타임 시 타입을 확인하고 다운캐스팅(Downcasting)이 가능합니다.  

 

3. 게임 개발에 필요한 수학

 

게임 개발에서는 다양한 수학적 개념이 사용됩니다. 특히, 삼각 함수와 벡터 연산은 필수적입니다.  

3.1 직각삼각형과 삼각 함수

- 피타고라스 정리 : 빗변의 제곱 = 높이의 제곱 + 밑변의 제곱

- 삼각 함수:  
  - cos = 밑변 / 빗변  
  - sin = 높이 / 빗변  
  - tan = 높이 / 밑변  

- 삼각 함수의 역함수 :  
  - arccos: 주어진 값에서 각도를 구함 (0° ≤ 각도 ≤ 180°)  
  - arcsin: 주어진 값에서 각도를 구함 (-90° ≤ 각도 ≤ 90°)  
  - arctan: 주어진 값에서 각도를 구함 (-90° ≤ 각도 ≤ 90°)  

3.2 호도법과 함수의 성질

- 호도법 : 원에서 호의 길이가 1일 때의 각도를 라디안(Radian)으로 정의합니다.  
              : 1 라디안 ≒ 57°

- 함수의 성질:  우함수: f(x) = f(-x) , 기함수: f(x) = -f(-x)  

3.3 코사인 법칙과 덧셈 정리

- 코사인 법칙 : a² = b² + c² - 2bc × cos(x)

- 코사인 덧셈 정리
  * cos(a+b) = cos(a)cos(b) - sin(a)sin(b)  
  * sin(a+b) = sin(a)cos(b) + cos(a)sin(b)  

 

4. 벡터(Vector)와 연산

 

벡터의 기본
- 벡터는 크기와 방향을 모두 포함하는 값입니다.  
- 단위 벡터는 방향을 유지하며 크기를 1로 정규화한 벡터입니다.  

벡터의 내적과 외적  
- 내적 : 두 벡터 사이의 각도와 관련된 스칼라 값을 반환합니다.  
  - 내적은 교환 법칙이 성립합니다.  
- 외적 : 두 벡터가 이루는 평면에 수직인 벡터 값을 반환합니다.  
  - 외적은 교환 법칙이 성립하지 않습니다.  

 

응용 예시
- 내적은 두 벡터의 방향성 비교나 빛의 반사 계산에 사용됩니다.  
- 외적은 좌표계 변환, 평면의 법선 벡터 계산 등에 사용됩니다.

 

특정 범위 안에 좌표 값이 있는지 없는지 확인할 때, 외적을 사용하여 판별할 수 있다.

ex) 게임 내에서의 스킬이 쿨타임일 경우, 지난 시간만큼 스킬 UI를 검은색 → 밝은색으로 반전 시키는 기능

 

 

 

5. 정리

1. Unity와 Unreal 선택 팁  
   - 직관적인 개발 환경을 원한다면 Unity, 고급 기능과 세밀한 제어가 필요하다면 Unreal이 적합합니다.  

2. 스마트 포인터 활용
   - 순환 참조 문제를 피하려면 `weak_ptr`을 적극적으로 활용하세요.  
   - 클래스 내부에서 안전하게 자신을 공유하려면 `enable_shared_from_this`를 사용하세요.  

3. 게임 수학 활용
   - 삼각 함수는 각도 계산, 충돌 판정, 카메라 이동 등 다양한 상황에서 활용됩니다.  
   - 벡터의 내적과 외적은 게임 내 물리 계산과 공간 처리의 핵심입니다.  

4. 효율적인 학습 방법   
   - 함수와 연산 대부분은 게임 엔진에서 제공되므로, 원리를 이해하는 데 중점을 두세요.  
   - 코드보다는 수학적 개념이 적용되는 사례를 중심으로 학습하면 이해가 빨라집니다.  

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오블완 챌린지에서 이모티콘을 받아서 써봤다 ㅎㅎ

이번 글에서는 Unity와 Unreal의 Component 시스템 차이, 스마트 포인터의 활용, 그리고 게임 개발에 필요한 수학적 개념을 정리했습니다. 

이러한 지식은 게임 개발의 기초를 이해하는 데 매우 중요하고, 지속적으로 학습하고 활용하면 개발 역량을 크게 향상시킬 수 있을 것이라 생각합니다.