유니티 레이캐스트(Raycast)란? 사용법, 예제 총 정리 - CCGrape

가상의 레이(광선)을 쏘아 그 레이와 충돌하는 객체를 탐지하는 기술인 레이캐스트(Raycast)에 대해서 알아보겠습니다.

게시 2024/11/05

By CCG

15 분읽는 시간

Step 1. 레이케스트(Raycast) 기본 개념

Unity에서 레이캐스트(Raycast)는 가상의 레이(광선)를 쏘아 그 레이와 충돌하는 객체를 탐지하는 기술입니다.

이는 주로 물리적인 충돌 감지, 캐릭터 시야 범위 체크, 총알 발사 방향 설정 등에서 사용됩니다. 레이캐스트를 통해 개발자는 게임 내에서 특정 방향으로 쏜 광선이 무엇과 어디에서 충돌하는지 알 수 있게 되며, 이를 활용해 다양한 게임 메커니즘을 구현할 수 있습니다.

레이캐스트(Raycast)는 주로 Physics.Raycast 메서드를 사용하여 수행됩니다. 개발자가 레이(Ray)를 쏠 위치와 방향을 지정하면, Unity는 해당 방향으로 가상의 레이를 쏴 그 레이가 닿는 물체의 정보를 반환해 줍니다. 레이캐스트(Raycast)의 핵심 파라미터로는 시작점(Origin), 방향(Direction), 최대 거리, 충돌 가능한 레이어 등이 있으며, 이를 적절히 설정해 원하는 목적에 맞게 사용할 수 있습니다.

Step 2. 레이케스트(Raycast)의 적절한 사용처

Unity에서 레이캐스트는 다양한 게임 개발 상황에서 사용되며, 대표적인 예시는 다음과 같습니다.

플레이어 슈팅 및 발사체 충돌
- 총알이 발사되는 경우, 레이캐스트를 사용해 발사 방향으로 충돌하는 지점을 탐지하여 총알이 도달하는 위치를 빠르게 계산할 수 있습니다.
- 특히 1인칭 슈팅(FPS) 게임에서, 레이캐스트를 통해 적중 위치를 계산하여 피격 효과를 연출하거나 적의 체력을 줄이는 데 유용합니다.
마우스 클릭으로 오브젝트 선택
- 레이캐스트는 카메라에서 마우스 위치로 광선을 쏴서 마우스 클릭으로 선택한 오브젝트를 감지하는 데 사용할 수 있습니다.
  - 이 방법은 3D 환경에서 마우스가 클릭한 지점의 위치나 오브젝트를 파악할 때 유용합니다.
- 주로 RTS(Real-Time Strategy)나 시뮬레이션 게임에서 플레이어가 선택한 유닛이나 오브젝트를 인식하는 데 쓰입니다.
적 탐지 및 시야 체크
- 게임에서 적 캐릭터가 플레이어를 탐지하는 데 사용됩니다.
  - 레이를 플레이어가 있는 방향으로 쏴서 장애물 없이 적이 플레이어를 볼 수 있는지 판단할 수 있습니다.
  - 예를 들어, 플레이어가 장애물 뒤에 숨어 있을 때, 레이캐스트를 통해 장애물에 먼저 충돌하면 플레이어가 가려져 있는 것으로 간주됩니다.
VR/AR 환경에서 조작 대상 인식
- VR 환경에서는 컨트롤러나 손끝에서 레이캐스트를 쏴서 가리키는 오브젝트를 인식하고 조작할 수 있습니다.
  - 예를 들어, 가상 공간에서 특정 오브젝트를 손으로 선택하거나 이동하려면 레이캐스트를 사용해 해당 지점을 탐지합니다.
  - 또한, 인터랙션이 필요한 UI 버튼을 가리킬 때도 레이캐스트를 활용해 선택할 수 있습니다.

Step 3. 레이케스트(Raycast)의 사용법

Physics.Raycast 함수들을 사용하기 이전에 RaycastHit, Ray를 알아야 합니다.

1) RaycastHit

RaycastHit는 Unity에서 레이캐스트의 충돌 결과 정보를 저장하는 구조체입니다. 레이캐스트가 충돌한 오브젝트와 관련된 다양한 정보를 제공하며, 주로 다음과 같은 필드를 포함하고 있습니다.

collider
- 레이와 충돌한 객체의 Collider를 반환합니다. 이를 통해 충돌한 객체의 정보를 가져올 수 있습니다.
- 예: hitInfo.collider.gameObject로 충돌한 게임 오브젝트 접근.
point
- 충돌 지점의 월드 좌표를 나타냅니다.
- 예: 충돌 위치에 이펙트를 추가하거나, 캐릭터 이동 시 사용할 수 있습니다.
normal
- 충돌 지점의 표면 법선 벡터를 제공합니다.
- 충돌한 면의 방향을 알 수 있어 반사나 물리 효과를 계산할 때 유용합니다.
distance
- 레이의 시작점에서 충돌 지점까지의 거리입니다.
- 가까운 충돌체를 확인하거나 거리 기반 로직에 활용할 수 있습니다.
transform
- 충돌한 오브젝트의 Transform을 반환합니다.
- 오브젝트 위치, 회전 등을 쉽게 가져올 수 있습니다.

2) Ray

Ray는 시작점(origin)과 방향(direction)으로 정의된 직선 광선을 생성하는 클래스입니다. 주로 Physics.Raycast와 함께 사용됩니다. 이 클래스는 레이캐스트를 통해 특정 방향으로 쏘는 가상의 광선을 생성하여 충돌을 감지할 수 있습니다.

다음과 같은 필드를 가지고 있습니다.

origin
- 레이의 시작점입니다. Vector3로 위치를 지정하며, 레이가 시작하는 좌표를 나타냅니다.
- 예: 카메라 위치나 캐릭터 위치에서 시작하도록 설정.
direction
- 레이의 방향입니다. Vector3로 방향을 나타내며, 레이가 뻗어나가는 방향을 지정합니다.
- 이 값은 정규화(길이 1의 벡터)된 상태로 사용하는 것이 좋습니다.

3) Raycast 사용법 예시

Unity의 Physics.Raycast 함수는 다양한 오버로딩이 되어 있어 개발자가 상황에 맞게 사용할 수 있습니다.

  
//1
bool Raycast(Vector3 origin, Vector3 direction, float maxDistance = Mathf.Infinity, int layerMask = DefaultRaycastLayers, QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction = QueryTriggerInteraction.UseGlobal);

//2
bool Raycast(Vector3 origin, Vector3 direction, out RaycastHit hitInfo, float maxDistance, int layerMask, QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction);

//3
bool Raycast(Ray ray, float maxDistance = Mathf.Infinity, int layerMask = DefaultRaycastLayers, QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction = QueryTriggerInteraction.UseGlobal);

//4
bool Raycast(Ray ray, out RaycastHit hitInfo, float maxDistance = Mathf.Infinity, int layerMask = DefaultRaycastLayers, QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction = QueryTriggerInteraction.UseGlobal);

매개변수가 많아서 복잡해 보이지만 자주 쓰는 매개변수만 신경쓰면 됩니다.
자주 사용하는 origin(Vector3), direction(Vector3), hitInfo(RaycastHit), ray(Ray) 을 위주로 설명드리겠습니다.

1. bool Raycast(Vector3 origin, Vector3 direction)

이 형태의 함수는 origin(시작 지점)에서 direction(특정 방향)으로 레이을 쏩니다. 이 형태는 충돌 여부만 확인할 때 유용합니다.

다음 예시코드는 충돌이 발생했을때 로그를 출력합니다.

  
if (Physics.Raycast(origin, direction))
{
    Debug.Log("Ray hit something!");
}

2. bool Raycast(Vector3 origin, Vector3 direction, out RaycastHit hitInfo)

이 형태의 함수는 광선이 충돌한 지점의 정보를 RaycastHit 구조체에 저장합니다. 앞서 설명한 RaycastHit의 정보를 얻을 수 있습니다.

다음 예시는 충돌이 발생했을때 RaycastHit 정보를 로그에 출력합니다.

  
RaycastHit hitInfo;
if (Physics.Raycast(origin, direction, out hitInfo))
{
    Debug.Log($"Ray hit {hitInfo.collider.name} at {hitInfo.point}");
}

Tip : ‘out’ 키워드란?
용도: 함수가 값을 반환하는 데 사용됩니다.
초기화 요구사항 : 함수 내부에서 반드시 초기화해야 하고 함수가 호출되기 전에는 변수가 초기화 되어있지 않아도 됩니다.
1 2 3 4 5 int result; void ExampleOut(out int result) { result = 10; // 함수 내부에서 반드시 값을 할당해야 함 }

3. bool Raycast(Ray ray, float maxDistance = Mathf.Infinity)

이 형태는 1번과 유사하지만 Ray 클래스를 사용하는 차이가 있습니다. Ray 클래스는 주로 Camera.ScreenPointToRay를 통해 마우스 위치에서 월드 좌표로 레이를 변환하는 데 사용됩니다.

이를 통해 스크린 좌표의 특정 지점을 기준으로 3D 레이를 생성하여 오브젝트 선택, 클릭 위치 확인 등을 처리할 수 있습니다.

다음 예시는 충돌이 발생했을때 로그를 출력합니다.

  
Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition); //Camera.main은 주 카메라
if (Physics.Raycast(ray, 100)) //최대 거리 100 unit
{
    print("Hit something!");
}

Tip : Camera.ScreenPointToRay 이해하기
위 예시 코드에서 Input.mousePosition에서 얻어지는 마우스 위치는 스크린 좌표계의 좌표입니다. Camera.ScreenPointToRay를 이용하면 ‘스크린 좌표’를 ‘월드 좌표’로 변환할 수 있습니다. 이 메서드는 Ray를 반환하고 이 Ray는 카메라 위치에서 해당 월드 좌표 방향으로 쏘는 레이를 생성합니다.

4. bool Raycast(Ray ray, out RaycastHit hitInfo, float maxDistance = Mathf.Infinity)

이 형태는 2번과 유사하지만 Ray 클래스를 사용하는 차이가 있습니다.

다음 예시는 충돌이 발생했을때 DrawLine 함수를 이용하여 Ray를 시각적으로 보여줍니다.

  
Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
RaycastHit hit;

if (Physics.Raycast(ray, out hit, 100))
{
    Debug.DrawLine(ray.origin, hit.point);
}

Tip : Debug.DrawLine이란?
1 Debug.DrawLine(Vector3 start, Vector3 end, Color color = Color.white, float duration = 0, bool depthTest = true);
디버깅 용도로 두 점 사이에 선을 그려주는 기능을 제공하는 함수입니다. 매개 변수가 많아서 복잡해 보이지만 시작점(start)와 끝점(end)를 주로 사용합니다.

5. bool Raycast(Vector3 origin, Vector3 direction, float maxDistance, int layerMask)

이 형태는 지정한 Layer만 레이와 충돌합니다.

다음 예시는 지정된 Layer에만 충돌하고 충돌된 정보를 hit에 저장합니다.

  
Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
RaycastHit hit;
int layerMask = 1 << LayerMask.NameToLayer("YourLayerName"); // 특정 레이어 이름을 사용해 레이어 마스크 설정

if (Physics.Raycast(ray, out hit, 100, layerMask))
{
    Debug.Log("Hit object on specified layer: " + hit.collider.gameObject.name);
    Debug.DrawLine(ray.origin, hit.point, Color.red);
}

Step 4. 레이케스트(Raycast)의 예시

다음 영상은 Raycast 사용법 예시의 3번 을 구현한 것입니다. 마우스를 클릭한 위치에 노란색 원이 생기고 그 방향으로 캐릭터가 달려갑니다.

[예시 코드 일부]

  
void MouseClickPoint()
{
    if (Input.GetMouseButtonDown(1)) //마우스 우클릭
    {
        if (!pickPoint) pickPoint = Instantiate(PointPref); //노란색 원 생성

        Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition); //마우스 위치에서 Ray 생성
        RaycastHit hitInfo;

        if (Physics.Raycast(ray, out hitInfo)) //충돌시 hitInfo에 정보 저장
            pickPoint.transform.position = hitInfo.point; //노란색 원 좌표를 hitInfo좌표로 초기화
    }
}

전체 코드가 궁금하신 분들은 댓글로 질문주세요~

이만 포스팅을 마치겠습니다.
감사합니다.

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