유니티 2D) 부모 오브젝트 주위를 자식 오브젝트들이 원형으로 회전하게 하고 싶다면? (RotateAround 사용 버전도 포함)

1) 초기 배치,

원점(부모 오브젝트 좌표)를 기준으로 (x, y) 만큼 떨어진 지점(자식 오브젝트 위치)을 삼각형으로 그려보면 위의 그림과 같이 나옵니다.

 

그 빗변의 길이인 r (radius, 반지름)이 동일하게끔 하면 부모 오브젝트와 거리가 동일한 원형의 좌표가 나옵니다.

 

자식과 부모 오브젝트가 이루는 각도 θ

삼각함수의 정의에 따라,

 

cos θ = x / r => x = r * cos θ

sin θ = y / r => y = r * sin θ

 

이렇게 r, θ 가 있다면 자식 오브젝트의 로컬 x, y 좌표를 구할 수 있게 됩니다.

 

여기서 원의 반지름 r은 개발자가 지정하며

각도 θ는자식 오브젝트 수에 따라 초기 각도를 자동으로 부여하게끔 하도록 해보겠습니다.

원 한바퀴 360도를 라디안으로 표현하면 2 π 입니다.

 

2 π * ( 몇번째 자식인지 인덱스 / 자식 오브젝트의 수)

 

로 준다면 자식 오브젝트 수에 따라 자동으로 초기 각도를 줄 수 있습니다.

 

 

2) 회전 시켜주려고 할 때,

자식 오브젝트들의 트랜스폼으로부터 로컬포지션의 좌표를 받아올 수 있습니다.

현재 x, y 로컬 좌표가 있으므로 이를 통해 현재 각도  θ를 구해봅시다. 

 

아크탄젠트 atan2 는 2개의 인수(각각 y, x 좌표 차이)로 , 부호가 구분된 θ 를 구할 수 있는 함수입니다.

여기서 부모 오브젝트의 상대 좌표는 0, 0 원점이므로 자식 오브젝트의 로컬 x,y 좌표만 있으면 되는 것이지요.

atan는 역탄젠트 함수라고도 불리며 간단히 얘기하면 tan함수의 역입니다.

 

tan θ = y / x

atan ( tan θ ) = atan ( y / x )

θ = atan ( y / x )

이렇게 자식 오브젝트의 로컬 좌표를 이용해  현재 각도  θ를 구했습니다.

 

회전 속도에 따라 다음 각도로 θ를 증가/감소시켜주고,

이에 해당하는 새로운 x, y 좌표를 계산하여 이 좌표로 이동하면 원형 이동은 완성입니다.

 

원의 반지름 r은 주어진 수가 있고 변경한 θ 는 이미 값을 알고 있기에,

제일 위의 식을 다시 가져와서

x = r * cos θ

y = r * sin θ

새로 만들어진 좌표로 이동하면 끝납니다.

 

using UnityEngine;

// 부착된 오브젝트의 자식 오브젝트들이 주위를 회전하게 만들기
public class RotateAround : MonoBehaviour
{
    // 자식 트랜스폼들
    Transform[] childTrans;
    // 자식의 수
    int childNum;
    // 회전 속도
    public float rotateSpeed = 0.6f;
    // 회전 반경
    public float radius = 3;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        // 모든 자식의 트랜스폼
        childNum = transform.childCount;
        childTrans = new Transform[childNum];
        for (int i = 0; i < childNum; i++)
        {
            childTrans[i] = transform.GetChild(i);
        }

        // 초기 위치 설정: 자식들을 원형으로 배치
        for (int i = 0; i < childNum; i++)
        {
        	// 2Pi를 자식 수로 나누어 어느 각도에 위치할지
            float angle = i * Mathf.PI * 2 / childNum;
            // 삼각함수, 반지름 이용하여 초기 좌표
            Vector3 newPosition = new Vector3(Mathf.Cos(angle), Mathf.Sin(angle), 0) * radius;
            childTrans[i].localPosition = newPosition;
            // RotateAround_API를 쓸 때 주석 해제하면 각도 자동으로 부여
            // childTrans[i].localRotation = Quaternion.Euler(Vector3.forward * Mathf.Rad2Deg * angle);
        }
    }

    private void FixedUpdate()
    {
        RotateAround_OnlyPosChange(true);
    }

    // 유니티 api인 RotateAround를 사용하여 모든 자식 오브젝트를 회전하게끔
    // 자식들이 로컬포지션(sqrt(x^2+y^2))을 반지름 삼아 부모 오브젝트 주위를 공전
    // isClockWise = true > 시계 방향, false > 반시계 방향
    void RotateAround_API(bool isClockWise)
    {
        // 회전 방향
        Vector3 dir;
        if (isClockWise)
            dir = Vector3.back;
        else
            dir = Vector3.forward;
        // 모든 자식 오브젝트 공전
        for (int i = 0; i < childNum; i++)
        {
            // rotateSpeed에는 FixedDeltaTime인 0.02를 이미 곱해둔 값으로 설정하여 연산을 줄임
            childTrans[i].RotateAround(transform.position, dir, rotateSpeed);
        }
    }

    // 위의 api는 자식 오브젝트도 회전하는 것으로 보인다
    // 해당 메서드는 자식 오브젝트들을 부모 오브젝트 주위를 원형으로 그리며 이동만 하여 회전값은 그대로 유지합니다.
    // isClockWise = true : 시계 방향, false : 반시계 방향
    void RotateAround_OnlyPosChange(bool isClockWise)
    {
        // 자식 오브젝트들을 부모 오브젝트 중심으로 회전
        for (int i = 0; i < childNum; i++)
        {
            // 현재 좌표
            Vector3 currentPos = childTrans[i].localPosition;
            // 부모와 이루는 각도 계산
            float angle = Mathf.Atan2(currentPos.y, currentPos.x);

            // 회전 방향에 따른 각도 증감
            // rotateSpeed에는 FixedDeltaTime인 0.02를 이미 곱해둔 값으로 설정하여 연산을 줄임
            if (isClockWise)
                angle -= Mathf.Deg2Rad * rotateSpeed;
            else
                angle += Mathf.Deg2Rad * rotateSpeed;

            // 다음 좌표로 이동
            Vector3 newPosition = new Vector3(Mathf.Cos(angle), Mathf.Sin(angle), 0) * radius;
            childTrans[i].localPosition = newPosition;
        }
    }
}

 

결과

1) RotateAround_API(bool isClockWise)

Start()에서 angle을 부여하는 구문의 주석을 풀어서 초기 회전값을 준다면 이와 같이 나옵니다.

부모 오브젝트를 기준으로 자전+공전을 동시에 하게끔 하고 싶다면 RotateAround()를 이용한 함수를 쓰는 것이 좋습니다.

단순한 형태의 오브젝트가 부모를 기준으로 회전하게끔 하고 싶을 때 유용하며 모양도 예쁘게 나옵니다.

 

2) RotateAround_OnlyPosChange(bool isClockWise)

자식 오브젝트들의 회전값을 변화시키지 않고 부모 주변을 회전시키고자 할 때는 위치만 옮겨주는 해당 메서드를 사용하는 것이 좋습니다.