設計我們的遊戲物理－簡易重力篇

Kinematic

遊戲裡角色的操作大多是 Kinematic 的，若不用 Kinematic 的設定，會發現角色其實動起來太真實了，會走不動，撞到東要就翻人倒了或轉來轉去，這樣太真實的物理用在角色上其實一點也不好玩，怎麼辨？自己用簡單的方式計算吧！

重力

重力，以前大家都學過吧？沒學過（沒學好？）也該聽過吧？ 在這裡我們不需要精準的物理運算，因為太精準反而會讓遊戲不好玩。 這裡列一下計算物體落下需要那些東西：

• 重力： gravity
• 速率： velocity
• frame 與 frame 之間的時間差： deltaTIme
• 重力加速度： gravity m/s²

有了上面這些就成功一半了。每個 frame 可以由 gravity 計算出 velocity，時間越長 velocity 越大。

//Vector3 velocity.
//float gravity.
//float deltaTime.
velocity.y += gravity * deltaTime；

再來我們就可以用 velocity 算出位移量了

//Vector3 deltaMove.
deltaMove = velocity * deltaTime

如果我們直接把 deltaMove 拿給 GameObjet 用，我們就能得到一個會一直往下掉的物件了！

//Vector3 deltaMove.
gameobject.Translate(deltaMove, Space.World);

這樣就完成重力的設計了！再來重力要設多大才好呢？這取決於你的場景物件有多大。比如我們的人物很小重力設很大，它會看起像是快速掉落；若我們的人物很大重力設很小，它就會看起來像是慢慢的掉落。這都是因為視覺上相對關係所造成的，所以請調出合適自己的數值吧！

物體是不會因為質量、重量大而掉落得比較快的！

與地面碰撞

只會往下掉的東西跟本不能玩阿！要怎麼停下來？ 這裡需要：

• BoxCollider
• Physics.Raycast

開始前先來張圖解： 一個方塊由 “開始的位置" 落至 “掉落的位置"，最後再修正為 “最終的位置"，圖中的定義如下：

• halfBoundY： 方塊的碰撞高度的一半。
• deltaMove：這個 frame 移動長度。
• rayLength：由方塊中心打出去的 Ray 長度。
• RaycastHit：由方塊中心打出去的 Ray 擊中的位置長度資訊。

首先建立一條 Ray ，因為 Collider 可以微調 center，所以 Ray 的起始位置要加上 center。

Vector3 raystart = transform.position + myCollder.center * transform.localScale.y;

Ray 的射向由 velocity.y 來決定，負的就是往下射，正的則往上射。

float updown = 1;

if (velocity.y < 0)
{
updown = -1;
}

Vector3 raydir = Vector3.up * updown;

Ray 的長度由移動量與本身的碰撞高度決定，這樣子的算法可以有效防止體物穿插。

BoxCollider myCollder = GetComponent<BoxCollider>();
float halfBoundY = (myCollder.size.y * 0.5f) * transform.localScale.y;
float rayLength = Mathf.Abs(deltaMove.y) + halfBoundY;

接下來就可以做 Raycast 了，在我們行進的過程中若有打中東西，就修改移動量停在東西前，不會穿插過去；若沒有打中則保持原移動量。接著移動過去。因為 Ray 是從自己中心打出去，所以會打到自己的 collider，在這裡使用 tag 來做區分防止打到自己的 collider。

RaycastHit rhf = new RaycastHit();
if (Physics.Raycast(raystart, raydir, out rhf, rayLength))
{

if (rhf.collider != null && rhf.collider.gameObject.tag == "ground")
{
deltaMove.y = rhf.point.y - raystart.y + halfBoundY * -updown;
}
}

移動可以用：

• transform.Translate()
• Rigidbody.MovePosition()

在這裡用 transform.Translate() 意思一下就好。

gameObject.transform.Translate(deltaMove, Space.World);

當我們都移動完成了，最後再做一次速率的校正。這個方法是由 3DBuzz 所提出的，我覺得這方法很不錯，大家參考看看。就這樣完成了簡易的重力及碰撞了。

if (deltatime > 0)
{
velocity = deltaMove / deltatime;
}

以上要在 LateUpdate() 裡計算，這樣子物件的 transform 才會是這個 frame 的值。

跳躍

東西只會落下至地面，好像無聊了點，我們再加個跳躍好了。

public void AddForce(Vector3 force)
{
velocity += force;
}

void HandleKeyInput()
{
if (Input.GetKey(KeyCode.W))
{
AddForce(new Vector3(0, 1, 0));
}
}

呼～我們終於親手完成了重力，給自己一個掌聲！趕快按下 Play 感受一下自己寫的重力吧！

下一篇應是水平移動了吧？

完整程式碼：

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class MyPlayerScript : MonoBehaviour {

public float gravity = 9.8f;
public Vector3 velocity = Vector3.zero;
public Vector3 deltaMove = Vector3.zero;

public float halfBoundY;
public float disthit;
public BoxCollider myCollder;

public Vector3 addconstforce = Vector3.zero;
// Use this for initialization
void Start ()
{
myCollder = GetComponent();
halfBoundY = (myCollder.size.y * 0.5f) * transform.localScale.y;;
}

// Update is called once per frame
void Update ()
{
HandleKeyInput();
}
void LateUpdate ()
{
float deltatime = Time.deltaTime;
UpdateGravity(deltatime);
UpdateMovement(deltatime);
}

void UpdateGravity(float deltatime)
{

velocity.y += gravity * deltatime;;

}

void UpdateMovement(float deltatime)
{
deltaMove = velocity * deltatime;

RaycastHit rhf = new RaycastHit();
Vector3 raystart = transform.position + myCollder.center * transform.localScale.y;;

float updown = 1;
if (velocity.y < 0) { updown = -1; } Vector3 raydir = Vector3.up * updown; float rayLength = Mathf.Abs(deltaMove.y) + halfBoundY; Vector3 debugRayEnd = new Vector3(0, rayLength * updown, 0); Debug.DrawLine(raystart, raydir + transform.position + debugRayEnd, Color.yellow); if (Physics.Raycast(raystart, raydir, out rhf, rayLength)) { if (rhf.collider != null && rhf.collider.gameObject.tag == "ground") { deltaMove.y = rhf.point.y - raystart.y + halfBoundY * -updown; } } gameObject.transform.Translate(deltaMove, Space.World); //recalute velocity by final deltaMove. if (deltatime > 0)
{
velocity = deltaMove / deltatime;
}
}

public void AddForce(Vector3 force)
{
velocity += force;
}

void HandleKeyInput()
{
if (Input.GetKey(KeyCode.W))
{
AddForce(addconstforce);
}
}
}

最後加分：

• 可以把重力的值移出去至全域的 class 裡，讓整個遊戲共用一個重力。
• 承上，再加上物件自己本身的空氣阻力，讓不同物件有不同的落下速度。
• 承上，空氣阻力可以分為向上及向下二種，讓物件往上跳與落下時有不同的表示。
• 角色的邊緣應也要打射線，才不會造成明明角色的邊緣有踩到物件，但還是會落下的現像。至於要打多少條？自己在效能與結果上衡量吧。

參考：

• http://www.3dbuzz.com/