비행체 움직임

1. 드론 움직임의 주요 특징

A. 기울기와 방향에 의존적인 이동

1. Pitch, Roll, Yaw 조합으로 방향 결정
   • 드론은 Pitch(앞뒤 기울기)와 Roll(좌우 기울기)로 움직이는 방향을 정하고, 이를 Yaw(수평 회전)과 조합해 입체적으로 움직인다.
   • 예:
     • Pitch 감소 (드론 앞부분 기울임) → 전진.
     • Roll 증가 (왼쪽으로 기울임) → 왼쪽으로 이동.
     • Yaw 회전 → 방향을 틀면서 다른 방향으로 이동.
2. 이동 방향은 기울어진 드론의 방향에 따라 달라짐
   • 예를 들어, 드론이 앞으로 이동하려면 Pitch로 기울인 방향을 기반으로 Forward Vector를 계산해야 한다.

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B. 관성 및 가속/감속 효과

1. 관성(Inertia)
   • 드론은 공중에서 움직일 때 즉시 정지하지 않고, 일정한 관성에 따라 조금 더 이동한다.
   • 예:
     • 속도를 줄이는 입력을 넣더라도 관성 때문에 천천히 멈춘다.
2. 가속 및 감속
   • 드론은 바로 최고 속도에 도달하거나 멈추지 않습니다. 가속/감속을 반영해야 더 자연스럽다.
   • Unreal에서는 FMath::FInterpTo를 사용해 부드러운 속도 변화를 구현할 수 있다.

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C. 공중 움직임의 균형 (Gravity와 Drag)

1. 중력(Gravity)
   • 드론은 공중에 떠 있는 동안 중력에 의해 아래로 당겨지는 힘이 존재.
   • 따라서, 입력이 없을 때 드론은 점점 하강하게 된다.
   • Unreal에서는 GetWorld()->GetDeltaSeconds()와 FVector(0, 0, -GravityStrength)로 이를 구현할 수 있다.
2. 공기 저항(Drag)
   • 드론은 속도가 높아질수록 공기 저항으로 인해 속도가 줄어드는 효과가 있다.
   • Drag를 추가하면 특정 방향으로 너무 빠르게 가는 것을 막고 현실감을 준다.

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D. 드론의 안정화

1. 자동 균형 잡기 (Self-Stabilization)
   • 드론은 입력이 없는 경우 기울기(Pitch, Roll)를 자동으로 0으로 되돌리려는 경향이 있다.
   • 현실에서 드론은 내부 센서(IMU, 자이로스코프)를 사용해 균형을 맞춘다.
   • Unreal에서는 FMath::FInterpTo를 활용해 점진적으로 회전을 0으로 보정할 수 있다.
2. 바람/외부 힘의 영향
   • 외부 환경(바람, 충돌 등)으로 인해 드론이 불안정하게 흔들릴 수 있다.

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E. 드론의 입력과 반응

1. 선형 입력 → 회전 및 속도 변화
   • 입력값은 드론의 기울기 변화(Pitch, Roll, Yaw)를 통해 방향을 조정.
   • Unreal에서는 AddActorLocalRotation이나 AddActorLocalOffset을 사용해 입력값을 처리.
2. 입력 비례 회전
   • 입력값이 클수록 드론의 회전 속도/기울기 변화가 더 커져야 한다.
   • 이를 위해 InputAxisValue와 DeltaTime을 조합하여 선형 비례 입력을 처리.

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2. 드론 움직임 구현 아이디어

A. Pitch, Roll, Yaw로 이동 방향 계산

드론의 기울어진 방향에 따라 이동하려면, 드론의 현재 방향 벡터를 기반으로 이동을 계산해야 한다.

void ADronePawn::UpdateMovement(float DeltaTime)
{
    // Pitch와 Roll에 따라 방향 계산
    FVector ForwardVector = GetActorForwardVector(); // 전진 방향
    FVector RightVector = GetActorRightVector();     // 오른쪽 방향

    // 입력값에 따라 속도 조정
    FVector Movement = (ForwardVector * CurrentForwardSpeed) +
                       (RightVector * CurrentRightSpeed);

    // 중력 효과 적용
    Movement += FVector(0.0f, 0.0f, -GravityStrength * DeltaTime);

    // 이동 적용
    SetActorLocation(GetActorLocation() + Movement * DeltaTime, true);
}

 

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B. 가속/감속 효과 (관성)

가속/감속을 위해 FMath::FInterpTo를 활용하여 부드러운 이동을 구현.

void ADronePawn::UpdateSpeed(float ForwardInput, float RightInput, float DeltaTime)
{
    // 입력값에 따라 목표 속도 계산
    float TargetForwardSpeed = ForwardInput * MaxSpeed;
    float TargetRightSpeed = RightInput * MaxSpeed;

    // 현재 속도를 점진적으로 목표 속도로 변경
    CurrentForwardSpeed = FMath::FInterpTo(CurrentForwardSpeed, TargetForwardSpeed, DeltaTime, AccelerationRate);
    CurrentRightSpeed = FMath::FInterpTo(CurrentRightSpeed, TargetRightSpeed, DeltaTime, AccelerationRate);
}

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C. 기울기(Pitch, Roll) 복원

입력이 없을 때 드론의 기울기를 자동으로 0으로 처리.

void ADronePawn::StabilizeDrone(float DeltaTime)
{
    // Pitch와 Roll을 점진적으로 0으로 보정
    CurrentPitch = FMath::FInterpTo(CurrentPitch, 0.0f, DeltaTime, StabilizationSpeed);
    CurrentRoll = FMath::FInterpTo(CurrentRoll, 0.0f, DeltaTime, StabilizationSpeed);

    // 드론의 최종 회전 적용
    FRotator NewRotation = FRotator(CurrentPitch, GetActorRotation().Yaw, CurrentRoll);
    SetActorRotation(NewRotation);
}

 

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3. 드론의 움직임 흐름

1. 입력값 → 속도 업데이트
   • 사용자가 입력한 값에 따라 목표 속도 및 기울기(Pitch, Roll)를 변경.
2. 속도 → 이동 방향 계산
   • 기울기와 방향을 기반으로 이동 벡터를 계산.
3. 중력과 안정화 적용
   • 중력 효과로 하강하고, 입력이 없을 때 기울기를 점진적으로 복원.

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4. 최종 구현 구조

Tick 함수에서 위 로직들을 호출하여 순차적으로 처리.

void ADronePawn::Tick(float DeltaTime)
{
    Super::Tick(DeltaTime);

    // 속도 업데이트
    UpdateSpeed(InputForward, InputRight, DeltaTime);

    // 이동 처리
    UpdateMovement(DeltaTime);

    // 드론 안정화
    StabilizeDrone(DeltaTime);
}

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5. 추가 개선점

• 바람 효과: 랜덤한 외부 힘을 추가.
• 드론 카메라 흔들림: SpringArmComponent를 활용해 충격 시 흔들림 추가.

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✏️ 설날 휴가중이라 직접 구현은 못했지만 비행체 움직임에 대해 알아보았습니다. 조만간 직접 적용 예정!

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