카메라 투영

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개요

이 문서는 2D 및 3D 렌더링 환경에서의 카메라 투영 개념을 설명합니다. 원근 투영과 직교 투영의 차이를 소개하고, 실제 프로젝트 사례를 통해 직교 투영의 활용 방식을 간단한 코드와 함께 다룹니다.

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투영의 종류

대부분의 게임 엔진에서는 두 가지 주요 투영 방식을 사용합니다.

1. 원근 투영 (Perspective Projection)

원근 투영에서는 카메라로부터 멀어질수록 물체가 작아 보입니다. 이는 시각적인 깊이감을 주며, 착시를 일으켜 장면을 더욱 자연스럽고 실감나게 만듭니다.

특징:

• 원근감: 카메라에 가까운 물체는 더 크게, 멀리 있는 물체는 더 작게 보입니다.
• 소실점: 평행한 선들은 멀리 있는 하나의 지점으로 수렴하며, 그로 인해 원근감이 만들어집니다.
• 시야각 (FOV): 시야각은 카메라가 볼 수 있는 장면의 각도를 정의합니다. 시야각이 커지면 깊이감이 증가하며, 물체들이 더 작게 보이고 평행선들이 더 날카롭게 수렴하게 됩니다.

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2. 직교 투영 (Orthographic Projection)

직교 투영에서는 물체가 카메라로부터 얼마나 떨어져 있든 크기가 변하지 않습니다. 이 투영법은 2D 게임이나 일부 3D 게임에서 원근감 없는 평면 장면을 구현할 때 자주 사용됩니다.

특징:

• 원근감 부재: 물체가 카메라에 가까이 있든 멀리 있든 크기가 동일하게 보입니다.
• 평행선: 평행한 선들은 수렴하지 않고 평행 상태를 유지합니다.
• 직교 크기: 카메라가 볼 수 있는 영역의 높이를 정의하며, 가로 크기는 화면 비율에 따라 자동으로 계산되니다.

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실제 적용 사례

프로젝트: Spaceship Battle

Spaceship Battle은 예전에 직접 만든 프로젝트로, 직교 카메라 기반의 오브젝트 설정 방식을 설명하기 위해 사용했습니다.

저장소 보기

Spaceship Battle에서는 직교 크기가 변경될 때마다 오브젝트의 위치와 화면 경계를 실시간으로 조정합니다.

PlayerBehaviour 클래스 - 실행 흐름

• 게임 시작 시 1회만 호출되어 플레이어를 설정하는 함수들:
  • Start() → SetPlayerBoundaryCameraPerspective() → SetPlayerPositionCameraPerspective()
• 게임 플레이 중 반복적으로 호출되는 함수:
  • ClampPlayerYPosition()

PlayerBehaviour 클래스 - 코드 분석

void SetPlayerBoundaryCameraPerspective()
{
	float playerHalfSizeY = m_PlayerSprite.bounds.size.y * 0.5f;
	float cameraPosY = m_camera.transform.position.y;
	
	m_boundary.min = cameraPosY - m_camera.orthographicSize + playerHalfSizeY;
	m_boundary.max = cameraPosY + m_camera.orthographicSize - playerHalfSizeY;
}

이 함수는 카메라의 위치와 직교 크기를 기준으로 플레이어의 Y축 경계를 계산하여, 플레이어가 화면 안에 머물도록 보장합니다.

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void SetPlayerPositionCameraPerspective()
{
	float playerSizeX = m_PlayerSprite.bounds.size.x;
	float cameraPosX = m_camera.transform.position.x;
	float startX = cameraPosX - m_camera.orthographicSize * m_camera.aspect + playerSizeX;
	float startY = (m_boundary.min + m_boundary.max) * 0.5f;
 
	transform.position = new Vector3(startX, startY, 0f);
	m_fixedPlayerPosX = startX;
}

이 함수는 플레이어의 초기 생성 위치를 설정하며, X축과 Y축 모두에서 카메라 시야 내에 정확히 위치하도록 합니다.

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void ClampPlayerYPosition()
{
    float clampedY = Mathf.Clamp(transform.position.y, m_boundary.min, m_boundary.max);
    
    transform.position = new Vector2(m_fixedPlayerPosX, clampedY);
}

이 함수는 플레이어의 Y 위치가 이전에 계산된 경계 내에서만 움직이도록 제한합니다. X위치는 고정됩니다.

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맺는 말

카메라 투영에 대한 이해는 게임 개발의 다양한 측면에서 매우 중요합니다. 위의 예시는 이러한 지식이 실제로 어떻게 활용될 수 있는지를 보여주는 하나의 사례이며, 이와 같은 경우 2D 게임에서는 투영 방식에 대한 이해를 바탕으로 기기 간 일관된 오브젝트 배치와 화면 경계를 유지할 수 있습니다. 그 결과 해상도나 화면 비율이 달라지더라도 자연스럽게 전환되며, 안정적이고 반응성이 뛰어난 게임 환경을 구축할 수 있습니다.