Unity超级角色控制器 - Part 3

物理API分析

到目前为止,我讲了几个物理API,但是我们还没有谈到细节。相信机智的读者看到标题之后都已经猜到了,这就是接下来要讨论的。我们会讨论函数的可用性,分析会遇到的问题,以及相应的解决方案。

像之前一样,我尽可能避免造轮子,这里会大量参考fholm的帖子

物理API

由于很多函数都有很多变种,所以这里就不花太多时间在物理文档上。我不打算枯燥地把所有API都讲一遍,它们之间的差别无非就是光线是否打中物体就结束之类的。

Raycast: 打出一条指定方向与长度(也许无限远)的射线。如果有一个对象被打中了,就可以从RaycastHit结构体得到有用的信息:打中哪里,打中点表面的法线如何等等。因为它只能打出无限细小的射线,因此不会用于做碰撞处理。

CapsuleCastAll: 第一眼看上去,这个函数用在角色控制器上是非常理想的(由于它使用的是胶囊体形状)。值得注意的是,这是一个投射,它只能检测法线面上投射的表面,背面是无法检测出来的。也就是说,投射无法检测出包围了胶囊体初始位置的物体,也就是那些与初始位置相交的对象。如果我们想将其用于角色控制器的开发,这是一个必须要攻克的缺陷。

CheckCapsule: 这次我们有了一个解决刚刚提到的问题的候选人。CheckCapsule看上去正是可以解决CapsuleCastAll无法检测到的初始位置的问题。不幸的是,它只能返回布尔值,而不是一组碰撞体,缺少了我们所需要的信息。

CheckSphere: 与上面一样,只是换了球形。

Linecast: 标准的投射函数。只是换了一种定义射线初始位置、方向、长度的方式。

OverlapSphere: 现在我们终于找到了。OverlapSphere的行为就跟名字一样。请注意文档中的这一行:

注意:目前它只能检测出碰撞物体的包围盒,而不是真正的碰撞体。

我真的不知道它为什么要这么写。因为我已经测试过Box Collider、Sphere Collider、Mesh Collider,用起来确实是检测出了真正的碰撞体而不是包围盒。这里我所理解的包围盒是轴对齐包围盒。我只能认为是文档错误。

RaycastAll: 与Raycast一样,除了不会在第一个碰撞的对象就停下来之外。

SphereCastAll: 与CapsuleCastAll一样,有着同样无法检测初始位置相交对象的缺点。SphereCast也不能保证返回正确的碰撞法线。因为这是投射一个球出去,它可以与网格的边相交。当与网格的边碰撞时,hit.normal返回的是边所连接的两个顶点的法线插值。由于CapsuleCast也只是投射一个扫略体,因此与网格的边碰撞时也是同样处理。

除了上面提到的工具以外,Unity还提供了Rigidbody.SweepTestAll方法。经过测试,它的行为看起来与投射方法差不多。包围了面片的碰撞体无法被检测出来。比起SweepTestAll,我更倾向于使用CapsuleCastAll和SphereCastAll,因为它们有着更多的可选项(比如选择初始位置),但是SweepTest对于方形的角色很有用,因为没有BoxCast方法。

网格碰撞体

在我们进一步之前,我们讲讲网格碰撞体(Mesh Collider)。到目前为止,我们只研究了基础形状(Box、Sphere、Capsule等等)。但是在实际的关卡当中,关卡会用到网格碰撞体。

与基础形状不同的是,基础形状都通过预定义的参数来定义其形状(球体的半径、盒子的高度等等),一个网格碰撞体的碰撞数据是通过3D网格来定义的。网格碰撞体主要分两类: 凸多边形与凹多边形。这篇文档很好地解释了两者的异同。

凸多边形所有面片必须是封闭的,而且Unity限制了多边形数量上限为255,用它来表示错综复杂的关卡地形是不理想的。凹多边形可以是任意形状,但是缺点是不保证封闭。也就是说比起固体来讲,它们更多的是一块面片。这意味着我们再也不会检测出来某个对象在凸多边形面片内部。这也带来了一个相位问题。相位会在角色移动速度很快的时候发生。就是两帧之间直接就穿过去了,没有发生任何碰撞。而凸多边形使得问题更容易发生了。

  • 角色控制器一帧的运动,他的速度大的足以让他一帧就直接穿过了墙体

假设我们就紧贴着网格碰撞体,而且法线正对着我们的方向,我们能够移动的最大距离是半径的两倍。想象一下我们碰撞处理的做法是将对象紧贴着墙面,因此这种情况很容易发生。如果你的角色大概2米高,半径为0.5米。那么角色的最大移动速度为每帧1米。如果游戏运行在30帧,那么每秒30米,每小时108千米。看上去很快,但是对于索尼克这类游戏来说还不够。

  • 因为角色紧贴着表面,不能速度快过半径两倍,否则会发生相位。

一个方法就是让物理引擎每帧运行多次。也可以使用CapsuleCastAll来检测每一帧起点与终点之间的碰撞体。我们会在后续的文章中讲讲这部分的内容。




转载标明原文链接:jjyy.guru/super-character-controller-part3


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