[Unreal][C++] AI 캐릭터

플레이어를 추적하는 적 캐릭터를 만들어 볼 것이다.

 

1. Character 클래스

Character 클래스를 상속받는 C++ 클래스를 생성한다. Character 클래스는 Pawn 클래스의 자식으로 이족 보행과 같은 아바타에 사용된다.

 

Character 클래스

생성한 Character 클래스를 베이스로 블루프린트 클래스를 생성한다. 그 후 스켈레탈 메시, 머터리얼, 애니메이션 적용 방법은 이 글을 참고하면 된다.

 

Enemy Character 블루프린트 클래스

 

2. AI Controller 클래스

언리얼 엔진에서는 캐릭터는 controller의 지배를 받는다. 플레이어 캐릭터는 Player Controller에 빙의되고 동일하게 AI 캐릭터도 AI Controller에 빙의되게 된다. 지금은 AI 캐릭터를 구현 중이니 AI Controller를 상속받는 C++ 클래스를 생성한다.

 

AI Controller 클래스

 

생성한 AI 컨트롤러를 베이스로 하는 블루프린트 클래스를 생성한다. 이렇게 생성한 AI 컨트롤러 블루프린트 클래스는 이전에 생성한 AI 캐릭터 블루프린트 클래스에서 등록 가능하다.

 

AI Controller Class

• Auto Possess AI
  • Disabled: 비활성화
  • Placed In World: 폰이 배치된 경우에만 AI 컨트롤러 소유
  • Spawned: 로드된 후 폰이 스폰된 경우에만 AI 컨트롤러 소유
  • Placed In World Or Spawned: 폰은 생성될 때마다 AI 컨트롤러에 의해 자동으로 소유

 

3. NavMeshBoundsVolume

NavMeshBoundsVolume는 AI가 움직일 수 있는 영역이다. 맵의 전체를 감싸도록 위치와 크기를 조정하면, 다음과 같이 초록색 영역 안에서 AI가 움직이게 된다.

 

NavMeshBoundsVolume

 

추가로 다음과 같이 Static Mesh의 내부인데도 원하지 않은 곳까지 NavMesh가 생기는 경우가 있다. Static Mesh는 Collision이나 Blocking Volume을 이용하여 Blocking이 설정된 상태이다. 그런데 왜 차단되지 않고 NavMesh가 생겼을까?

 

Nav Mesh

 

Collision과 Blocking Volume은 내부라는 개념이 없고 차단 면이다. 즉, 내부는 비어있다. 그래서 추가 작업이 필요하다.

 

1) MinRegionArea

NavMesh의 MinRegionArea 값을 수정하면, NavMesh 내 연결되지 않은 작은 영역들 중 이 값보다 작은 값을 제거할 수 있다. 그러나 일부 지역은 제거되지 않을 수 있다. NavMesh는 타일 그리드로 병렬로 제작되는데, 영역이 타일 경계에 걸쳐 있으면 그 영역이 제거되지 않는다.

 

2) NavModifierVolume

NavModifierVolume을 배치한 후 NavArea_Null로 설정한다. MinRegionArea로 해결되지 않은 영역을 NavModifierVolume으로 제거하면 된다.

 

NavModifierVolume

 

4. 블랙보드

블랙보드는 AI의 두뇌 역할을 하며 AI가 알아야 하는 모든 요소는 블랙보드 키를 통해 참조할 수 있다.

 

블랙보드

 

플레이어 트래킹을 위한 블랙보드 키를 추가했다.

• EnemyActor: 플레이어
• HasLineOfSight: AI가 플레이어에 대한 시야를 확보했는지 여부를 트래킹 하는 데 사용한다.
• PatrolLocation: AI가 플레이어를 추격하는 중이 아닐 때 이동 가능한 레벨 내 위치를 트래킹 하는 데 사용한다.

 

5. 비헤이비어 트리

비헤이비어 트리는 AI가 진입할 스테이트의 레이아웃을 구성한다.

 

비헤이비어 트리

 

그래프에서 루트를 드래그하면 컴포짓(Composite) 노드를 추가할 수 있다. 컴포짓은 흐름 제어의 형태이며 연결된 자손 분기의 실행 방식을 결정한다.

 

컴포짓 노드

• 렉터(Selector): 왼쪽에서 오른쪽으로 분기를 실행하며, 보통은 복수의 서브트리 중 하나를 선택하는 데 사용된다.
• 시퀀스(Sequence): 왼쪽에서 오른쪽으로 분기를 실행하며, 보통은 복수의 자손을 순서대로 실행하는 데 사용된다.
• 단순 병렬(Simple Parallel)

 

추가로 조건식 서브 노드라고도 알려진 데코레이터(Decorator)는 컴포짓 또는 태스크 노드에 붙을 수 있고 트리에 있는 분기 또는 단일 노드를 실행할 수 있는지 여부를 정의한다.

 

데코레이터

 

그중 블랙보드(Blackboard) 노드는 특정 블랙보드 키에 값이 설정되어 있는지 확인한다.

 

데코레이터 블랙보드

• Nofity Observer(관찰자 알림)
  • On Result Change: 조건이 변경되었을 때마다 재시작한다.
  • On Value Change: 관찰되는 블랙보드 값이 바뀔 때마다 재시작한다.
• Observer Aborts(관찰지 중단) 
  • None: 아무것도 중단하지 않는다.
  • Self: 자신과 이 노드 아래 실행 중인 서브 트리도 중단한다.
  • Lower Priority: 이 노드의 오른쪽에 있는 모든 노드를 중단한다.
  • Both: 자신, 그 아래 실행 중인 서브 트리, 이 노드 오른쪽에 있는 모든 노드를 중단한다.
• Key Query
  • Is Set: 값이 설정된 상태이다. (true)
  • Is Not Set 값이 설정되지 않은 상태이다. (false)

 

이제 비헤이비어 트리의 프레임 워크를 구현할 것이다. 노드의 우측 상단 숫자는 실행 순서를 나타낸다. 왼쪽에서 오른쪽, 위에서 아래로 실행되기 때문에 노드의 배열이 중요하다. 보통 AI에게 중요도가 높은 액션을 왼쪽에 배치하고 덜 중요한 액션은 오른쪽에 배치하는 것이 일반적이다. 자손 분기 중 하나라도 실패하면 전체 분기가 실행을 중지하고 트리를 거슬러 다시 올라간다.

 

비헤이비어 트리 동작

1. AI Root: 실제 루트로서 자손 분기 사이를 전환한다.
2. Chase Player 시퀀스: HasLineOfSight(플레이어 발견)가 Is Set일 때 분기를 실행한다.
   1. BTT_ChasePlayer: 이동 속도를 변경하고, AI Move To 노드를 이용해 플레이어를 추격하는 커스텀 태스크이다.
3. Patrol 시퀀스: HasLineOfSight(플레이어 발견)가 Is Not Set일 때 분기를 실행한다. 맵에서 랜덤 위치를 찾아 이동하고 그 위치에서 잠시 대기하다가, 다시 반복하는 시퀀스이다.
   1. BTT_FindRandomPatrol: PatrolLocation(랜덤 위치)를 찾는 커스텀 태스크이다.
   2. Move To: PatrolLocation(랜덤 위치)으로 이동하도록 지시하는 태스크이다.
   3. Wait: PatrolLocation(랜덤 위치)에서 4~5초 동안 대기한다.

 

BTT_ChasePlayer 구현은 다음과 같다.

 

BTT_ChasePlayer

 

BTT_FindRandomPatrol 구현은 다음과 같다.

 

BTT_FindRandomPatrol

 

물론 BTT도 C++ 구현이 가능하다.

 

6. AIPerceptionComponent

먼저 생성한 BT를 적용해야 한다.

 

UPROPERTY(EditDefaultsOnly)
TArray<UBehaviorTree*> BehaviorTree;

RunBehaviorTree(BehaviorTree);

 

AIPerceptionComponent도 추가한다. 이 컴포넌트는 AI 퍼셉션 시스템에서 자극 리스너를 생성하고 사용자가 반응하도록 등록된 자극을 수집하는 데 사용된다. 이 기능을 통해 AI가 플레이어를 보고 반응하도록 구성이 가능하다. 자극 중 시각을 활용할 예정이기 때문에 AIPerceptionSignt도 추가한다.

 

UPROPERTY()
UAIPerceptionComponent* AIPerceptionComponent;

UPROPERTY()
UAISenseConfig_Sight* AIPerceptionSignt;

AEnemyAIController::AEnemyAIController()
{
	AIPerceptionComponent = CreateDefaultSubobject<UAIPerceptionComponent>(TEXT("AIPerception"));
	AIPerceptionSignt = CreateDefaultSubobject<UAISenseConfig_Sight>("Sight");

	AIPerceptionComponent->ConfigureSense(*AIPerceptionSignt);
	AIPerceptionComponent->SetDominantSense(AIPerceptionSignt->GetSenseImplementation());

	AIPerceptionSignt->SightRadius = 1500.f;
	AIPerceptionSignt->LoseSightRadius = 2000.f;
	AIPerceptionSignt->PeripheralVisionAngleDegrees = 60.0f;
	AIPerceptionSignt->DetectionByAffiliation.bDetectEnemies = true;
	AIPerceptionSignt->DetectionByAffiliation.bDetectNeutrals = true;
	AIPerceptionSignt->DetectionByAffiliation.bDetectFriendlies = false;

	AIPerceptionComponent->OnTargetPerceptionUpdated.AddDynamic(this, &AEnemyAIController::TargetPerceptionUpdated);
}

void AEnemyAIController::TargetPerceptionUpdated(AActor* Actor, FAIStimulus Stimulus)
{
	if (Actor->ActorHasTag("Player") && Stimulus.WasSuccessfullySensed())
	{
		GetBlackboardComponent()->SetValueAsBool("HasLineOfSight", true);
		GetBlackboardComponent()->SetValueAsObject("EnemyActor", Actor);

		GetWorld()->GetTimerManager().ClearTimer(LineOfSightTimerHandle);
	}
	else
	{
		GetWorld()->GetTimerManager().ClearTimer(LineOfSightTimerHandle);
		GetWorld()->GetTimerManager().SetTimer(LineOfSightTimerHandle, FTimerDelegate::CreateLambda([&]()
			{
				GetBlackboardComponent()->SetValueAsBool("HasLineOfSight", false);
				GetBlackboardComponent()->SetValueAsObject("EnemyActor", NULL);

				GetWorld()->GetTimerManager().ClearTimer(LineOfSightTimerHandle);
			}), 2, false);
	}
}

• 소속 감지(DetectionbyAffiliation): 같은 소속 팀원들과 함께 상대 팀원들을 공격하는 팀 기반 AI를 구성할 수 있다. 액터는 디폴트로 소속이 할당되지 않아 중립으로 간주된다.
  • 중립 탐지(Detect Neutrals): 현재 블루프린트를 통해 소속을 할당할 수 없어 중립 탐지 플래그를 활성화하고 액터 태그 지정을 대신 사용하여 플레이어를 판단할 것이다.
• TargetPerceptionUpdated()
  • 플레이어 시각 정보가 들어온다면, HasLineOfSight를 true로 변경하고 EnemyActor를 플레이어로 변경한다.
  • 시각 정보가 없다면, 2초 뒤 HasLineOfSight를 false로 변경하고 EnemyActor를 NULL로 변경한다. 2초의 텀을 주는 이유는 플레이어가 사라질 때 바로 추적을 포기한다면 어색하기 때문에 2초의 딜레이를 추가했다.

 

추가로 AI가 플레이어를 감지하기 위해 플레이어 블루프린트 클래스에서 Tag를 설정해야 한다.

 

Tag

 

이제 적 캐릭터의 시야에 플레이어가 들어오면 따라간다.

 

AI 캐릭터 적용