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有关游戏角色控制的几种实现方式（二）

wyb314

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电梯直达

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发表于 2012-10-24 23:23:00 |只看该作者 |倒序浏览

这一篇我接着上一篇继续讨论角色控制方面：利用胶囊体与刚体对角色的动作进行控制。我仿照了官方的Angrybots，自己写了3个控制脚本，分别为：SuperMarioMoveAnimaiton.cs，SuperMarioRigidbody.cs，SuperMoveMotor.cs。这三个脚本我也一并奉上。
与前面的控制方法不同的是，这次没有用角色控制器来控制角色了。现在我来演示一遍我的做法。
我们在刚才的官方的工程中新建一个场景，取名为：TestRigibody。然后从Project面板下展开Goober Artwork文件夹下的子文件夹FBX，将area这个FBX文件拖拽到Scene视图中去。

顺便也将goober的FBX文件拖拽到Area上。至此我们的场景已经搭建好了，如图：

接下来我们要做好几项准备工作了：
首先，我们为goober添加一个Capsule Collider( 胶囊碰撞器：菜单-->Component-->

hysics-->Capsule Collider)，然后，我们调节此胶囊碰撞的一些参数，直至适合goober的大小，再次注意一下，胶囊碰撞器的底部一般要高于角色的脚部的高度，这样运行起来角色就不会像悬浮在地面上一样。我调的具体参数的截图如下：

现在，我们像goober加入Rigidbody( 刚体：菜单-->Component-->

hysics-->Rigidbody )组件，然后再在Inspector面板下调节缸体组件中的Constraints参数，如图：

我此时冻结了刚体的X与Z轴向的旋转，具体为什么要这样做呢？因为刚体这个组件一旦添加到角色身上，那么英伟达的PhysicX引擎将作用于角色，角色如果受到哪怕一丁点力的作用就会产生物理效果，这里我们不想让角色倒地，所以冻结了它的X与Z轴。
接下来我们就要来拖拽脚本到我们的goober上去了，好，我将这三个脚本全都拖拽到goober上面。摄像机还是用的是SmoothFollow这个js脚本( 以后一定会用更特别的脚本来控制摄像机的 )。这样做还不够，我们还必须将goober从Hierachy面板下拖拽到刚才goober本身的Super MarioRigidbody.cs脚本下的Motor变量位置，由于Motor的类型是SuperMoveMotor,那么此时Motor选项中的goober自动提取其下附着的SuperMarioRigidbody组件作为此变量值。
首先，我将我的两个脚本的截图奉上：

我们可以观察一下，上面这个脚本中有一个SuperMoveMotor类型的变量，名字与我自己写这三个脚本中的一个名字相同。其实，我们的脚本就是一个类，可以继承别的脚本，也可以被继承( 有点面向对象了！ )。并且脚本也是一个组件，其实，Unity里的所有组件归根结底就是脚本。甭废话了，看我们的代码吧！
首先还是老规矩，如果变量很多的话，就先看函数，貌似我的脚本中的变量也不多啊，算了。第15行，初始化motor中的moveDirection向量为Vector3( 0,0,0 )，我们看下面这张截图，可以发现motor下正好有一个moveDirection变量，而且还是公有的，正好可以再其他脚本中使用。下一行就比较简单了，存储摄像机的transform。我们看Update函数。

因为Update函数每帧都在执行，所以他的第一行不出意外也会每帧执行一次，也就是UpdateMoveDirection每帧更新。
我们先跳转到UpdateMoveDirection这个函数下。第29~33行我截个图：

第二十九行，我们发现了我们刚才一开始没有看的成员变量screenMovementSpace现在被赋值了，其值的类型是Quaternion，四元数。而且是将摄像机的世界Y轴方向的旋转角转换为四元数，现在还不清楚要做什么，我们看第31行，将此四元数与世界坐标系中的Z轴方形的单位向量相乘。四元数与三维向量相乘，功能是将此三维向量用该四元数来旋转，就是用摄像机绕世界Y轴旋转的角度来旋转此单位向量，这就是这个乘法的功能。下面第33行也是同样的道理。我们可以想象一下，如果摄像机绕世界Y轴没有旋转的话，那这两个向量会是什么情况？从顶视图看就会使这个样子：

一般情况下是这个样子：

注意：蓝颜色的是Z轴，红颜色的是X轴，绿颜色的是Y轴，图中的那个空的GameObject的Z与X轴可以看做是我们的Vector3.forward与Vector3.right，组合成一个十字架。
那么如果摄像机绕世界Y轴旋转，那么这个十字架的世界坐标系Y轴方向旋转角度也会与其一致，你此刻会发现，这个向量或许可以作为我们goober移动的方向，这样想很好，但是接下来我们看到的代码会有点特殊，因为此刻我们不再用CharacterController这个组件了。
下面这两行的用意很明显，利用方向键来控制motor.moveDirection的值，与前一篇一样。然后保持此向量的方向，让其长度为1个单位长度。接下来我们就来分析motor了。

motor是SuperMoveMotor类型的，且moveDirection这个变量最终是要在这个脚本中大显身手的。由于此脚本也绑定在goober身上，那么他必然起着一些直接作用。老样子，先看函数，
我们看第12行，将刚才的moveDirection与一个walkSpeed变量相乘，存储在一个临时变量targetVelocity里面，紧接着用此变量减去刚体组件的速度。一个好像是将要移动的方向，另一个
又是移动时速度，这两者相减得到一个类似于速度差的向量deltaVelocity。我们再往下看，if语句，如果刚体使用了重力，那么就向下执行。先看第15行，让刚才的速度差的Y轴方向分量为0，也就是让此向量平行于世界坐标系中的XZ平面。然后对刚体施加力。那为什么施加这样一个力呢？

我们可以运算一下：
deltaVelocity + rigidbody.velocity = targetVelocity -rigidbody.velocity + rigidbody.velocity=targetVelocity
=moveDirection * walkingSpeed。至此，你应该明白了为什么要施加这样一个方向的方向力给刚体了，是为了校正刚体的移动方向与moveDirectoin一致。
其大小deltaVelocity与一个浮点型的变量的乘积，且施加力的模式是渐渐增加的( ForceMode.Acceleration)。我们再看下面if里面的语句：

出现了一个好像与旋转相关的变量rotationAngle，此变量的值是由AngleAroundAxis这个静态函数来处理的。为此，我们必须了解这个函数该怎么使用。截个图：

我们看穿进去的是什么参数：transform.forward,这个是goober的自身Z轴的单位方向向量。moveDirection，这个与goober将要移动的方向有关，也是单位向量。Vector3.up,还是单位向量
只是它是平行于世界Y轴方向的。
我们看第28,29行，用到了一个平时很少用到的函数Vector3.Project( )。那么这个函数是用来做什么的呢？是用来求得dirA投影到axis上的向量的。如果你的向量运算方面比较好，那么这两行的意思你立马就能明白。其实就是将dirA与dirB这两个向量的Y分量设为0。也就是让这两个向量水平罢了。具体是这样算的：
首先用dirA投影到axis上的向量为b，由于axis传进来的参数是Vector3.up，也就是世界坐标Y轴单位向量，设dirA与世界Y轴的夹角为a，我画一张图你就能明白的：

第30行是求dirA与dirB之间的夹角，第31行中涉及到了向量的两种基本概念，即点乘与差乘。你应该熟悉点乘，就是两个向量的x,y,x分别相乘之和，但是差乘就有点麻烦了，但是我这里提供以下我自己的一点点经验：两个向量a,b的差乘的结果是一个向量c，且c垂直与a与b形成的平面。而且c的方向可以用左手定则来确定，也可以利用3阶行列式相乘来确定。左手定则的具体做法是：伸出你的左手，让大拇指垂直ab平面，且四指朝向向量a指向的方向，然后你可以试着顺时针旋转左手看能不能顺利的旋转到向量b所指向的方向，如果可以，则大拇指指向的方向就为c的方向，反之亦然。
那么第31行的意思就是：如果俯视向量dirA与dirB，发现从dirA旋转到dirB只需要旋转一个小于180度的角，那么该函数最后的返回值为angle，否则为-angle。如果读者还不明白，可以给我留言.

我们回到24行，由静态函数AngleAroundAxis返回的角度变量用作对角色施加的角速度的一个度量，然后对其大小进行一番调节，即乘以turningSmoothing。最后对刚体施加一个角速度。

至此为止，我们用刚体加胶囊碰撞器控制角色已经全部完成了。总体思路就是：对刚体不断施加一个渐渐增长的很小的一个力，并且相应的施加一定的角速度来触使角色边移动边旋转。并播放动画（动画脚本比较简单，读者可以自行研究一下，以后如有机会，我会专门讲动画这一部分的）。里面涉及到了不少向量方面的运算，都比较基础，如果空间几何学的不错，那么理解这些真的是不费吹灰之力。这种实现方式跟官方的AngryBots是一致的，只不过官方的实现要复杂很多，读者用兴趣可以认真分析一下官方的例子。

Unity, 角色控制