[이득우의 C++ 언리얼] #7 애니메이션 시스템 설계

🤍ref.

1. 이득우의 언리얼 C++ 게임 개발의 정석, 이득우, 에이콘출판사, 2018
2. Unreal Engine 4.27 Documentation
   • 유니티 개발자를 위한 언리얼 엔진4

✨info
튜토리얼 교재는 4.19v을 사용하나, 4.27v으로 실습 후 게시글을 작성하였습니다.
새로 알게 된 내용과 추가로 공부한 내용 위주로 작성합니다. 배우는 과정이라 부족한 점이 많습니다.😊

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1. 애니메이션 기본 제작

다양한 상황에 맞는 애니메이션을 재생할 수 있도록 애니메이션 블루프린트 기능을 활용한다.

• 애님 인스턴스: 애니메이션 블루프린트의 기반
  • 스켈레탈 메시를 소유하는 폰의 정보를 받아 애님 그래프가 참조할 데이터 제공
  • 블루프린트, C++ 모두 사용
• 애님 그래프: 시각적 도구를 사용해 애니메이션 시스템을 제작하도록 설계
  • 애님 인스턴스의 변수 값에 따라 변화하는 애니메이션 시스템을 설계하는 공간
  • 블루프린트로만 제작 가능
  • 체계적인 애니메이션 시스템 설계를 위해 스테이트 머신 제공

CurrentPawnSpeed라는 이름의 float 변수를 만들어 이동 속도에 따라 애니메이션을 다르게 구현해보자.

ABAnimInstance.h

#pragma once

#include "ArenaBattle.h"
#include "Animation/AnimInstance.h"
#include "ABAnimInstance.generated.h"

UCLASS()
class ARENABATTLE_API UABAnimInstance : public UAnimInstance
{
	GENERATED_BODY()
	
public:
	UABAnimInstance();

private:
	// CurrentPawnSpeed 변수를 애님 그래프에서 사용할 수 있도록 UPROPERTY와 EditAnywhere 추가
	UPROPERTY(EditAnywhere, BlueprintReadOnly, Category = Pawn, Meta = (AllowPrivateAccess = true))
	float CurrentPawnSpeed;
};

블루프린트 접근 방법

• BlueprintReadOnly
• BlueprintReadWrite

ABAnimInstance.cpp

#include "ABAnimInstance.h"

UABAnimInstance::UABAnimInstance()
{
	CurrentPawnSpeed = 0.0f;
}

코드를 컴파일하면 애님 인스턴스의 속성을 애니메이션 블루프린트에서 확인할 수 있다.

애니메이션 블루프린트 적용

1. 툴바의 클래스 세팅을 눌러 부모 클래스 정보 변경

   • 클래스 변경 후 컴파일

   

   
   

2. 상속된 변수 표시 박스를 체크해 CurrentPawnSpeed 변수 노출

   

   
   

3. 변수를 작업 공간에 드래그하고 Get -메뉴 선택

   • BlueprintReadWrite로 선언했다면 Set활성화됨

4. Get노드를 드래그한 후 float > float 노드 선택

   

   
   

5. 비교값이 bool 형식으로 나오므로 bool로 포즈 블렌딩 노드 추가

6. True/False포즈에 맞는 애니메이션 연결

   
   

애님 프리뷰 에디터에서 CurrentPawnSpeed 값마다 다른 애니메이션을 재생하는 캐릭터를 확인할 수 있다.

1.2. 폰과 데이터 연동

게임을 플레이하면서 실제 폰의 속도에 따라 다른 애니메이션을 재생하기 위해서는 프레임마다 폰의 속력과 애님 인스턴스의 CurrentPawnSpeed 값이 동일해야 한다.

폰과 애님 인스턴스 데이터 연동

• 폰의 Tick 함수에서 애님 인스턴스의 CurrentPawnSpeed 조정
• 애님 인스턴스의 Tick에서 폰의 속도 정보를 가져와 CurrentPawnSpeed 업데이트
  • 애님 인스턴스 클래스에서 틱마다 호출되는 NativeUpdateAnimation 가상 함수 제공

ABAnimInstance.h

public:
	UABAnimInstance();
	virtual void NativeUpdateAnimation(float DeltaSeconds) override;

ABAnimInstance.cpp

void UABAnimInstance::NativeUpdateAnimation(float DeltaSeconds)
{
	Super::NativeUpdateAnimation(DeltaSeconds);

	// 유효한 Pawn 오브젝트의 포인터 받아옴
	auto Pawn = TryGetPawnOwner();
	if (::IsValid(Pawn))
	{
		CurrentPawnSpeed = Pawn->GetVelocity().Size();
	}
}

• TryGetPawnOwner : 폰에 접근해 데이터 제공

1.3. 스테이트 머신 제작

기계가 반복해야 하는 동작을 스테이트로 정의하고 스테이트 머신이 지정된 스테이트 동작을 반복 수행한다.

캐릭터가 반복해서 재생해야 할 애니메이션 동작을 애니메이션 블루프린트 스테이트 머신이 처리하도록 한다.

1. 애님 그래프의 빈 공간을 우클릭해 스테이트 머신 새로 추가 클릭
2. 스테이트 머신을 더블 클릭하고, 머신 편집 윈도우에서 우클릭->스테이트 추가
3. 시작 노드와 추가한 스테이트를 트랜지션으로 연결
   • 트랜지션: 시작->목적 드래그 시 생성되는 단방향 화살표
     • 서로 다른 스테이트끼리 이동이 가능하도록 연결
4. 추가한 스테이트를 더블 클릭하고 해당 스테이트의 애님 그래프 제작
5. 스테이트 작업을 완료하면 컴파일해 애니메이션 시스템 테스트

애님 그래프 결과

Ground 스테이트 애니메이션

1.4. 점프 기능 구현

ACharacter 클래스의 Jump 멤버 함수를 Jump 입력과 연동시켜 캐릭터의 점프 기능을 구현할 수 있다. Jump 멤버 함수는 입력과 바인딩할 수 있도록 인자와 반환이 없는 함수로 선언되어 있다.

ABCharacter.cpp

AABCharacter::AABCharacter()
{
	...
        
	// 캐릭터 무브먼트 컴포넌트를 가져와 JumpZVelocity 값을 변경해 점프 높이 조절
	GetCharacterMovement()->JumpZVelocity = 800.0f;
}

void AABCharacter::SetupPlayerInputComponent(UInputComponent* PlayerInputComponent)
{
        Super::SetupPlayerInputComponent(PlayerInputComponent);

	// 액션 입력 값과 바인딩
	PlayerInputComponent->BindAction(TEXT("Jump"), EInputEvent::IE_Pressed, this, &AABCharacter::Jump);
    
    ...
}

캐릭터가 점프하는 도중에는 속력이 발생하므로 달리기 애니메이션이 재생된다. 점프 모션을 재생하도록 애니메이션 블루프린트를 수정해보자.

폰의 무브먼트 컴포넌트에서 현재 캐릭터의 이동 상황을 얻어 애니메이션 블루프린트에게 전달할 수 있다.

무브먼트 컴포넌트가 제공하는 캐릭터 움직임

• IsFalling() : 캐릭터가 공중에 떠 있음
• IsSwimming() : 캐릭터가 수영 중임
• IsCrouching() :캐릭터가 앉아 있음
• IsMoveOnGround() : 캐릭터가 땅 위에서 이동

ABAnimInstance.h

UCLASS()
class ARENABATTLE_API UABAnimInstance : public UAnimInstance
{
    ...
        
private:
    // 애님 인스턴스에 캐릭터가 공중에 떠 있는지에 대한 불리언 속성 선언
	UPROPERTY(EditAntwhere, BlueprintReadOnly, Category = Pawn, Meta = (AllowPrivateAccess = true))
	bool IsInAir;
    
    ...
};

ABAnimInstance.cpp

UABAnimInstance::UABAnimInstance()
{
	CurrentPawnSpeed = 0.0f;
	IsInAir = false;
}

void UABAnimInstance::NativeUpdateAnimation(float DeltaSeconds)
{
	Super::NativeUpdateAnimation(DeltaSeconds);

	auto Pawn = TryGetPawnOwner();
	if (::IsValid(Pawn))
	{
		CurrentPawnSpeed = Pawn->GetVelocity().Size();
	}
	auto Character = Cast<ACharacter>(Pawn);
	if (Character)
	{
		// 폰 무브먼트 컴포넌트의 IsFalling 함수를 호출해 두 값을 일치시킴
		IsInAir = Character->GetMovementComponent()->IsFalling();
	}
}

애니메이션 시스템 설계

1. 스테이트 머신 편집 화면에서 Jump 스테이트 추가
2. Ground와 Jump 간 양방향 트랜지션 추가
3. IsInAir을 기반으로 트랜지션 발생 조건 부여
   • 트랜지션의 애니메이션 그래프에서 IsInAir 연결
   • 반전은 Not Boolean 노드 사용

결과 화면

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2. 외부 애니메이션 적용

2.1. 애니메이션 리타겟

인간형 캐릭터에서 다른 마네킹의 애니메이션을 사용하고 싶을 경우 애니메이션 리타겟 기능을 활용해보자. 스켈레톤의 구성이 달라도 애니메이션 리타겟 기능을 사용하면 애니메이션을 재생할 수 있다.

애니메이션 리타겟 사용 과정

1. 애니메이션을 교환할 캐릭터들의 스켈레톤 세팅
   • 마네킹의 스켈레톤 메시 에디터 오픈
   • 툴바 리타겟 매니저 -> 릭 셋업 -> 릭 선택 -> 인간형 릭
   • 리타겟 설정이 완료된 마네킹 스켈레탈 애셋 저장
   • 캐릭터의 스켈레탈도 같은 인간형 릭에 매핑
2. 마네킹의 점프 애셋을 선택하고 우클릭 -> 애님 애셋 리타겟 -> 애님 애셋 복제 후 리타겟
3. 애니메이션을 옮길 대상 스켈레톤 지정
4. 대체 메뉴에 변환할 정보 기입
5. 복제될 애니메이션 애셋이 저장될 대상 폴더 지정
6. 좌측 하단의 리타겟 버튼을 눌러 애니메이션 리타겟
7. 새로 생성된 애니메이션 애셋 모두 저장

릭 매핑 이후 애니메이션 에셋 리타겟 과정

2.2. 점프 구현

점프 동작(도약-체공-착지)에 따라 애니메이션 종류와 재생 시간을 다르게 해 자연스러운 점프 기능을 구현해보자.

도약과 착지 상황에서는 애니메이션을 한 번만 재생하고 체공 상황에서는 몸이 부양하는 애니메이션을 반복 재생한다.

애니메이션 조절

1. 스테이트 확장(Ground->JumpStart, JumpLoop->JumpEnd)
2. 스테이트별 트랜지션 조건을 다르게 지정
3. 각 스테이트마다 애니메이션 배치 후 최종 포즈와 연결
   • 한 번만 재생할 경우 Loop Animation 옵션 해제
4. JumpStart->JumpLoop 트랜지션 생성
   • 스테이트에 애니메이션을 설정하면 트랜지션에서 해당 스테이트 애니메이션 관련 노드 사용 가능
5. Time Remaining 노드 생성
   • 스테이션에서 사용한 애니메이션 재생의 남은 시간 반환
     • ratio 속성 노드 선택 시 애니메이션 재생 시간비 반환(eg. 0.1 -> 10%)
6. 남은 시간 비율이 0.1보다 작으면 스테이트를 이동하도록 노드 연결
7. 단발성 애니메이션 트랜지션의 Automatic Rule Based on Sequence Player in State 체크
   • 애니메이션 종료 시 자동으로 스테이트 전환

트랜지션 시간비 설정

스테이트 트랜지션이 가능한지 평가해야 하므로 bool형식으로 변환해야 한다.

결과 화면