[토이프로젝트] Character의 Physics Simulation 문제와 최적화 시도 (캐릭터 충돌 시 떨림 문제)

문제 발생과 원인

언리얼에서 제공하는 Character Movement 클래스를 사용한 액터가 다른 액터와 부딪히면 위 영상과 같이 캐릭터가 떨리는 문제가 발생합니다. (영상에 잘 담기진 않지만 캐릭터는 매우 빠른속도로 진동하고 있습니다)

하지만 캐릭터가 움직이는 상태에서는 문제가 발생하지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 왜 그럴까요?

언리얼에서 제공하는 Character Movement Component가 움직일 때에만 Physics simulation을 실행하고 가만히 있을 때는 실행하지 않기 때문입니다.

# 편법 같은 해결 방법? 개선할 수 있을까?

여러 채널에서 도움을 받은 결과, 캐릭터를 강제로 이동 중인 상태로 만들어 Physics Simulation 중인 상태로 만드는 방법이 가장 유력했습니다.

해당 사이드 프로젝트에도 적용해보니 캐릭터의 떨림 문제가 완전히 해결되었습니다. 하지만 필요하지 않은 상황에서도 시뮬레이션이 계속해서 수행되고 있으며, Tick에서 계속 캐릭터를 이동시키고 있으므로 퍼포먼스에 악영향을 줄 것은 분명합니다.

최적화

그래서 저는 캐릭터의 위치에 영향을 줄 수 있는 ‘Platform’ 액터들이 주변에 있을 때에만 물리 연산을 수행하도록 변경하는 것을 계획했습니다. 캐릭터에 Platform을 감지할 수 있는 Collision을 추가하고, 이 Collision에 오버랩되면 시뮬레이션이 시작되도록 할 것입니다.

먼저 ‘Platform’이라는 이름의 Object Channel을 추가했습니다. Default Responese는 Overlap으로 설정했지만 이 두가지 모두 프로젝트에 맞는 방법으로 설정하시면 됩니다. 그 후 캐릭터에 부착된 박스 콜라이전을 아래 프리셋 처럼 지정합니다. 상세한 설정은 프로젝트에 맞게 진행하시면 됩니다.

PlatformBase 생성자에서 CollisionProfile을 방금 추가한 Preset으로 변경했습니다.

// Sets default values
AHWPlatformBase::AHWPlatformBase()
{
	PrimaryActorTick.bCanEverTick = true;
	
	// 플랫폼 메시 컴포넌트 생성
	PlatformMesh = CreateDefaultSubobject<UStaticMeshComponent>(TEXT("PlatformMesh"));
	PlatformMesh->SetCollisionProfileName(TEXT("Platform"));
	RootComponent = PlatformMesh;
}

int OverlapCount 변수를 추가한 후 Overlap 시 카운트가 추가되도록 하고, Overlap이 종료되면 카운트를 감소시킵니다.

카운트를 세는 이유는 다수의 플랫폼이 겹쳤다가 하나의 플랫폼이 빠져나가면 그 즉시 시뮬레이션이 종료되기 때문입니다. 예를 들어, 2개의 플랫폼에 의해 밀리고 있었는데 1개가 사라지면 다시 떨림 문제가 발생합니다.

또한, Branch를 추가하여 OverlapCount가 1 이상일 때에만 시뮬레이션 되도록 설정합니다.

이 방법도 Tick에서 Branch를 계속 호출하고 있기 때문에 성능 저하가 있는 것이 아니냐는 궁금증이 생기실 수 있습니다. Branch(if)의 경우에는 MoveComponent와 비교하면 현저하게 적은 자원을 소모하기 때문에 무시해도 될 만큼의 퍼포먼스 차이를 보여줍니다.

항목	단순 if 문	MoveComponent
소요 시간	보통 몇 클럭 (ns 단위)	수천 ~ 수만 클럭 (us 단위도 가능)
수행 내용	CPU 레지스터 조건 분기	물리 계산, 충돌 검사, 이벤트 호출 등
성능 영향	매우 작음	연속 호출 시 프레임 드랍 가능
주 사용 위치	모든 코드	주로 물리 연산이 필요한 액터 이동

퍼포먼스를 비교하기 위해 해당 최적화를 적용한 캐릭터와 아닌 캐릭터를 각각 192개 생성하여 초당 프레임 수를 비교해 보았습니다.

최적화 미적용 (약 36 프레임 수준)

최적화 적용 (약 51프레임)

떨림 문제도 동일하게 해결 되었습니다.

결론

Character Movement와 같이 엔진에서 제공하는 컴포넌트는 편리하지만, 내부적으로 많은 연산을 포함하고 있어 Tick에서 반복 호출될 경우 큰 성능 저하를 유발할 수 있습니다. 특히 Physics Simulation은 대표적으로 무거운 작업으로, 캐릭터가 가만히 있을 때에도 이를 계속 수행한다면 낭비가 발생합니다.

이번 최적화에서는 단순히 분기(if)문 하나를 추가하는 것만으로도, 필요할 때만 시뮬레이션을 수행하게 하여 떨림 문제를 해결하는 동시에 약 40% 가까운 성능 개선 효과를 확인할 수 있었습니다.

따라서 Tick에서 연산을 수행할 때는 다음을 항상 고려해야 합니다:

• 필요할 때만 동작하게 만들 것
• 충돌 또는 감지 기반으로 조건을 걸 것
• 비용이 큰 연산은 최대한 줄이고 대체 로직을 사용할 것

특히 반복적인 MoveComponent, Physics, Sweep 연산은 꼭 필요한 상황에서만 호출되도록 구조적인 제어가 필요합니다.

결국, 성능 최적화란 무언가를 줄이는 게 아니라, 꼭 필요한 순간에만 실행되도록 바꾸는 작업임을 이번 경험을 통해 다시금 느꼈습니다.