unity3D游戲開發(fā)十一之物理引擎

阿修羅之獅猿授 2016-03-01

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Unity內(nèi)置了NVIDIA的Physx物理引擎，Physx是目前使用最為廣泛的物理引擎，被很多游戲大作所采用，開發(fā)者可以通過物理引擎高效、逼真地模擬剛體碰撞、車輛駕駛、布料、重力等物理效果，使游戲畫面更加真實而生動。

Rigidbody（剛體）組件可使游戲?qū)ο笤谖锢硐到y(tǒng)的控制下來運動，剛體可接受外力與扭矩力用來保證游戲?qū)ο笙裨谡鎸嵤澜缰心菢舆M行運動。任何游戲?qū)ο笾挥刑砑恿藙傮w組件才能受到重力的影響，通過腳本為游戲?qū)ο筇砑拥淖饔昧σ约巴ㄟ^NVIDIA物理引擎與其他的游戲?qū)ο蟀l(fā)生互動的運算都需要游戲?qū)ο筇砑恿藙傮w組件。

依次打開GameObject->Create Empty，創(chuàng)建一個空游戲?qū)ο螅缓筮x擇該對象，打開菜單欄中的Component->Physics->Rigidbody，如下圖：

Rigidbody組件的屬性面板，如下圖：

Mass：質(zhì)量，該項用于設(shè)置游戲?qū)ο蟮馁|(zhì)量

Drag：阻力，當(dāng)對象受力運動時受到的空氣阻力，0表示沒有空氣阻力，阻力極大時游戲?qū)ο髸⒓赐Ｖ惯\動

Angular Drag：當(dāng)對象受扭矩力旋轉(zhuǎn)時受到的空氣阻力，0表示沒有空氣阻力，阻力極大時游戲?qū)ο髸⒓赐Ｖ惯\動

Use Gravity：使用重力，若開啟此項，游戲?qū)ο髸艿街亓Φ挠绊?/p>

Is Kinematic：是否開啟動力學(xué)，若開啟此項，游戲?qū)ο髮⒉辉偈芪锢硪娴挠绊憦亩荒芡ㄟ^Transform屬性來對其操作

Interpolate：插值，該項用于控制運動的抖動情況，有3項可以選擇，None：沒有插值；Interpolate：內(nèi)插值，基于前一幀的Transform來平滑此次的Transform；Extrapolate：外插值，基于下一幀的Transform來平滑此次的Transform

Collision Detection：碰撞檢測，該屬性用于控制避免高速運動的游戲?qū)ο蟠┻^其他的對象而未發(fā)生碰撞，有3項可以選擇，Discrete：離散碰撞檢測，該模式與場景中其他的所有碰撞體進行碰撞檢測；Continuous：連續(xù)碰撞檢測；Continuous Dynamic：連續(xù)動態(tài)碰撞檢測模式

Constraints：約束，該項用于控制對于剛體運動的約束

Collides碰撞體，碰撞體是物理組件的一類，它要與剛體一起添加到游戲?qū)ο笊喜拍苡|發(fā)碰撞。如果兩個剛體相互撞在一起，除非兩個對象有碰撞體時物理引擎才會計算碰撞，在物理模擬中，沒有碰撞體的剛體會彼此相互穿過

選中游戲?qū)ο?，打開菜單欄中的Component->Physics->。。。，如下圖：

Box Collider：盒碰撞體，盒碰撞體是一個立方體外形的基本碰撞體，該碰撞體可以調(diào)整為不同大小的長方體，可用作門、墻、以及平臺等，也可以用于布娃娃的角色軀干或者汽車等交通工具的外殼，當(dāng)然最適合用在盒子或是箱子上，屬性如下圖：

Is Trigger：觸發(fā)器，勾選該項，則該碰撞體可用于觸發(fā)事件，并將被物理引擎所忽略

Material：材質(zhì)

Center：中心，碰撞體在對象局部坐標中的位置

Size：大小，碰撞體再X、Y、Z方向上的大小

Sphere Collider：球形碰撞體，球形碰撞體是一個基于球體的基本碰撞體，球體碰撞體的三維大小可以均勻等地調(diào)節(jié)，但不能單獨調(diào)節(jié)某個坐標軸方向的大小，該碰撞體適用于落石、乒乓球等游戲?qū)ο?/p>

Radius：半徑，球形碰撞體的大小

Capsule Collider：膠囊碰撞體，膠囊碰撞體由一個圓柱體和與其相連的兩個半球體組成，是一個膠囊形狀的基本碰撞體，膠囊碰撞體的半徑和高度都可以單獨調(diào)節(jié)，可用在角色控制器或與其他不規(guī)則形狀的碰撞結(jié)合來使用

Height：高度，該項用于控制碰撞體中圓柱的高度

Direction：方向，在對象的局部坐標中膠囊的縱向方向所對應(yīng)的坐標軸，默認是Y軸

Mesh Collider：網(wǎng)格碰撞體，網(wǎng)格碰撞體通過獲取網(wǎng)格對象并在其基礎(chǔ)上構(gòu)建碰撞，在與復(fù)雜網(wǎng)格模型上使用基本碰撞相比，網(wǎng)格碰撞體要更加精細，但會占用更多地系統(tǒng)資源

Smooth Sphere Collisions：平滑碰撞，在勾選該項后碰撞會變得平滑

Mesh：網(wǎng)格，獲取游戲?qū)ο蟮木W(wǎng)格并將其作為碰撞體

Convex：凸起，勾選該項，則網(wǎng)格碰撞體將會與其他的網(wǎng)格碰撞體發(fā)生碰撞

Wheel Collider：車輪碰撞體，車輪碰撞體是一種針對地面車輛的特殊碰撞體，它有內(nèi)置的碰撞檢測、車輪物理系統(tǒng)以及滑胎摩擦的參考體

Suspension Distance：懸掛距離，該項用于設(shè)置車輪碰撞體懸掛的最大伸長距離，按照局部坐標來計算，懸掛總是通過其局部坐標的Y軸延伸向下

Center：中心，該項用于設(shè)置車輪碰撞體在對象局部坐標的中心

Suspension Spring：懸掛彈簧，該項用于設(shè)置車輪碰撞體通過添加彈簧和阻尼外力使得懸掛達到目標位置

Forward Friction：向前摩擦力，當(dāng)輪胎向前滾動時的摩擦力屬性

Sideways Friction：側(cè)向摩擦力，當(dāng)輪胎側(cè)向滾動時的摩擦力屬性

Character Controller，角色控制器，角色控制器主要用于對第三人稱或第一人稱游戲主角的控制，并不使用剛體物理效果

character controller組件屬性如下圖：

Slope Limit：坡度限制，該項用于設(shè)置所控制的角色對象只能爬上小于或等于該參數(shù)值的斜坡

Step Offset：臺階高度，該項用于設(shè)置所控制的角色對象可以邁上的最高臺階的高度

Skin Width：皮膚厚度，該參數(shù)決定了兩個碰撞體可以相互滲入的深度，較大的參數(shù)值會產(chǎn)生抖動的現(xiàn)象，較少的參數(shù)值會導(dǎo)致所控制的游戲?qū)ο蟊豢ㄗ?，較為合理地設(shè)定上是：該參數(shù)值為Radius值的10%

Min Move Distance：最小移動距離，如果所控制的角色對象的移動距離小于該值，則游戲?qū)ο髮⒉粫苿?/p>

Center：中心，該參數(shù)決定了膠囊碰撞體再世界坐標中得位置，

Radius:半徑，膠囊碰撞體的長度半徑，

Height：高度，該項用于設(shè)置所控制的角色對象的膠囊碰撞體的高度

Interactive Cloth：交互布料，交互布料組件可在一個網(wǎng)格上模擬類似布料的行為狀態(tài)

Skinned Cloth：蒙皮布料，蒙皮布料組件與蒙皮網(wǎng)格渲染器一起用來模擬角色身上的衣服，如果角色動畫使用了蒙皮網(wǎng)格渲染器，那么可以為其添加一個蒙皮布料，使其看起來更加真實、生動

Cloth Renderer：布料渲染器

Hinge Joint：鉸鏈關(guān)節(jié)，鉸鏈關(guān)節(jié)由兩個剛體組成，該關(guān)節(jié)會對剛體進行約束，使得它們就好像被連接再一個鉸鏈上那樣運動，它非常適用于對門的模擬，也適用于對模型及鐘擺等物體的模擬

Fixed Joint：固定關(guān)節(jié)，固定關(guān)節(jié)組件用于約束一個游戲?qū)ο髮α硪粋€游戲?qū)ο蟮倪\動

Spring Jonit：彈簧關(guān)節(jié)，彈簧關(guān)節(jié)組件可將兩個剛體連接在一起，使其像連接著彈簧那樣運動

Character Joint：角色關(guān)節(jié)主要用于表現(xiàn)布娃娃效果，它使擴展的球關(guān)節(jié)，可用于限制每一個軸向上的關(guān)節(jié)

Configurable Joint：可配置關(guān)節(jié)，可配置關(guān)節(jié)組件支持用戶自定義關(guān)節(jié)，它開放了physx引擎中所有與關(guān)節(jié)相關(guān)的屬性，因此可像其他類型的關(guān)節(jié)那樣來創(chuàng)造各種行為