[Unity] 스크립팅 최적화 (3) - 두 지점 사이 거리 비교

Vector3.Distance와 Vector3.SqrMagnitude

두 지점 사이의 거리를 측정하는 방법은 여러 방법이 있지만 그중 주의 깊게 살펴봐야 하는 Vector3.Distance와 Vector3.SqrMagnitude에 대해 비교하고자 한다.

 

우선 Vector3.Distance(a, b)는 두 지점 a와 b 사이의 거리를 반환한다.

반면 Vector3.SqrMagnitude(a, b)는 두 지점 a와 b사이의 거리의 제곱을 반환한다.

 

우리는 정확한 거리를 알려주는 Vector3.Distance를 사용하면 될까?

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높은 비용의 제곱근 연산

문제는 Vector3.Distance가 제곱근 연산을 포함하고 있다는데에 있다.

두 지점 사이의 거리는 곱셈과 루트 연산이 들어가는데, CPU는 곱셈에는 강하지만 제곱근에는 약하다.

따라서 경우에 따라서 CPU오버헤드를 일으킬 수도 있게된다.

 

더군다나 유니티에서는 정확한 거리를 계산해야 하는 경우가 드물다.

대부분 두 지점 사이의 거리를 비교하는 연산이 필요할 뿐이다.

 

따라서 다음과 같은 연산은

float threshold = 10f;
if (threshold < Vector3.Distance(transform.position, target.transform.position))
{
    //Do something
}

 

아래와 거의 같다.

float sqrThreshold = threshold * threshold;

if (sqrThreshold < Vector3.SqrMagnitude(transform.position - target.transform.position))
{
    //Do something
}

 

여기서 거의 같다고 한 이유는 둘 사이의 소수점 정확도가 서로 다르기 때문이다. (Distance가 더 높은 소수점 정확도를 보인다.)

 

따라서 시뮬레이션과 같은 정확한 거리 계산이 필요한 경우가 아니라면 SqrMagnitude를 사용하는 것이 CPU입장에서 비용이 적게 든다.

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프로파일링을 통한 비교

실제로는 얼마나 차이가 나는지 비교해 보면 다음과 같다.

 

아래는 각 케이스에 따라 1000만 번 실행하고 걸리는 시간을 측정하는 소스코드이다.

void Update()
{
    if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Alpha1))
    {
        for (int i = 0; i < 10000000; i++)
            Vector3.Distance(transform.position, target.transform.position);
    }

    if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Alpha2))
    {
        for (int i = 0; i < 10000000; i++)
            Vector3.SqrMagnitude(transform.position - target.transform.position);
    }
}

 

먼저 1번을 눌러 Distance를 측정하면 2189ms가 걸린다.

2189ms

반면 2번을 눌러 SqrMagnitude를 측정하면 2114ms가 걸린다.

2114ms

SqrMagnitude를 사용한 비교가 Distance 대비 4% 정도의 비용절감 효과가 측정되었다.

(여러 번 측정한 결과 3.5%~6%까지 나타났다.)

 

따라서 높은 정밀도를 요구하는 상황이 아니라면 SqrMagnitude를 통한 거리 비교를 하도록 하자.