Unity遊戲程式設計 - 2D運動與碰撞處理I
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本文件介绍了2D运动与碰撞处理的基本原理，包括使用碰撞器和刚体组件来模拟物体之间的碰撞及运动。文中展示了如何在Unity中实现一个UFO游戏，并详细说明了碰撞器类型、刚体属性和物体移动控制等内容。最后，提供了设置游戏信息和金块道具的代码示例，展示了如何在游戏中处理拾取与显示信息的功能。
![ 編輯UFOController程式如下：
[SerializeField]
private float speed;
void Update() {
if (Input.GetKey (KeyCode.W)) {
this.transform.position += new Vector3 (0, speed * Time.deltaTime, 0);
}
if (Input.GetKey (KeyCode.S)) {
this.transform.position += new Vector3 (0, -speed * Time.deltaTime, 0);
}
if (Input.GetKey (KeyCode.A)) {
this.transform.position += new Vector3 (-speed * Time.deltaTime, 0, 0);
}
if (Input.GetKey (KeyCode.D)) {
this.transform.position += new Vector3 (speed * Time.deltaTime, 0, 0);
}
}
讓UFO動起來 2/3
18](https://image.slidesharecdn.com/042dcollideri-191004145653/85/Unity-2D-I-18-320.jpg)
![ 修改UFOController程式如下：
[SerializeField]
private float speed;
private Rigidbody2D rigidbody2D = null;
void Start () {
rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D> ();
}
void FixedUpdate() {
float moveHorizontal = Input.GetAxis ("Horizontal");
float moveVertical = Input.GetAxis ("Vertical");
Vector2 movement = new Vector2 (moveHorizontal, moveVertical);
rigidbody2D.AddForce (movement * speed);
}
改用物理加速度方式移動 2/3
21](https://image.slidesharecdn.com/042dcollideri-191004145653/85/Unity-2D-I-21-320.jpg)
![ Pickups元件加入PickupController程式腳本，讓金塊自主旋轉
public class PickupController : MonoBehaviour {
[SerializeField]
private float RotateSpeed;
// Use this for initialization
void Start () {
}
// Update is called once per frame
void Update () {
this.transform.Rotate (new Vector3(0, 0, RotateSpeed * Time.deltaTime));
}
}
佈置金塊道具 3/5
29](https://image.slidesharecdn.com/042dcollideri-191004145653/85/Unity-2D-I-29-320.jpg)
![ 修改UFOController程式腳本，當飛碟收集到金塊時更新CountText
訊息，收集滿12個金塊時顯示You win!
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
public class UFOController : MonoBehaviour {
[SerializeField]
private float speed;
private Rigidbody2D rigidbody2D = null;
[SerializeField]
private Text countText;
[SerializeField]
private Text winText;
private int count;
void Start () {
rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D> ();
count = 0;
winText.text = "";
SetCountText ();
}
顯示遊戲訊息 4/6
36
注意Text是定義在Unity.Engine.UI底下](https://image.slidesharecdn.com/042dcollideri-191004145653/85/Unity-2D-I-36-320.jpg)
Unity遊戲程式設計 - 2D運動與碰撞處理I
- 1. 2D運動與碰撞處理I Revised on October 4, 2019 使用碰撞器元件 使用剛體元件 物件移動控制 實作2D UFO遊戲 顯示遊戲訊息
- 2. 真實世界兩個物體撞在⼀起會發⽣碰撞，遊戲世界裡要透過碰撞器來 模擬現實世界的碰撞情形 碰撞器像是包覆在物件上的透明防護罩，代表物件實體邊界 我們可依物件外觀，由選單命令Component> Physics 2D中選用合適 的碰撞器 Box Collider 2D Circle Collider 2D Edge Collider 2D Polygon Collider 2D Capsule Collider 2D Composite Collider 2D 碰撞器 1/5 2
- 3. Box Collider 2D(方框碰撞器) 適用於矩形物體 Circle Collider 2D(圓形碰撞器) 適用於圓形物體 Edge Collider 2D(邊緣碰撞器) 適用於邊界、地板或天花板 可編輯/調整線段節點 即使將它編輯成封閉迴路，也只有在線段上才會碰撞，內部不會產⽣碰撞 碰撞器 2/5 3 Circle Collider Box Collider
- 4. Polygon Collider 2D(多邊形碰撞器) 能較精準貼近不規則物體，但會耗用較多運算資源 Capsule Collider 2D(膠囊碰撞器) 適用於膠囊形狀物體 Composite Collider 2D(複合碰撞器) 用來將子物件的碰撞器(Box Collider 2D及Polygon Collider 2D)合 併成⼀個碰撞器 子物件勾選Used By Composite 會自動附加Rigidbody 2D元件 碰撞器 3/5 4 Polygon ColliderCapsule Collider
- 5. 碰撞器 4/5 5 Composite Collider 2D Polygon Collider Box Collider
- 6. 兩個具有碰撞器之物件相互碰觸時，物件程式腳本可以實作 OnCollisionXXX2D函式來處理碰撞作業 void OnCollisionEnter2D (Collision2D other) { //進入碰撞時 } void OnCollisionStay2D(Collision2D other) { //在碰撞物上時 } void OnCollisionExit2D(Collision2D other) { //結束碰撞時 } 碰撞器 5/5 6
- 7. 當碰撞器被設定Is Trigger屬性，即成為觸發器 其它碰撞器物件可以穿透觸發器物件 通常道具元件會設定為Is Trigger 在物件之程式腳本可使用下列函式來處理碰撞事件 void OnTriggerEnter2D(Collider2D other) { //進入碰撞範圍時 } void OnTriggerStay2D(Collider2D other) { //在碰撞物上時 } void OnTriggerExit2D(Collider2D other) { //脫離碰撞範圍時 } 觸發器 7
- 8. 剛體是具物理性質的元件，可使物件在物理引擎控制下擬真運動 物理性質：質量(Mass)、移動阻力(Linear Drag)、旋轉阻力(Angular Drag)、重力(Gravity Scale) 套用剛體元件可方便快速建立埸景中的運動物件 Body Type決定剛體的運動及碰撞互動特性 Dynamic 動態剛體完全模擬真實世界物理性質，物件會受物理作用力移動。動態剛 體會與其他剛體碰撞，是最耗效能的剛體類型 Kinematic 運動剛體不受到重力和力的影響，對系統資源的要求較低，常用來製作移 動式平台 Static 靜態剛體是⼀個固定不動物體，最不耗用系統資源 剛體 (Rigid body) 8
- 9. 動態剛體屬性 Material 物件材質 Simulated 啟用物理引擎模擬剛體功能 Use Auto Mass 依據元件的碰撞器自動計算物體質量 Mass 物體質量 Linear Drag 物體移動的阻力係數 Angular Drag 物體旋轉的阻力係數 2D剛體 (Rigidbody 2D) 1/4 9
- 10. Gravity Scale 物體受重力影響的程度 Collision Detection 碰撞檢測機制 Discrete 新位置產⽣時才檢測；如果物體移動速度太快，在物理更新期間，剛體 可能與碰撞器重疊或穿過 Continuous Unity先計算新位置座標是否碰撞再移動剛體。會耗用較多運算資源 Sleeping Mode 物體休眠模式，讓靜止的物體進入休眠以減低運算資源；例如箱子掉落到 地板後進入休眠 Never Sleep 禁用休眠 (會耗用較多運算資源，儘可能不用) 2D剛體 (Rigidbody 2D) 2/4 10
- 11. Start Awake 初始為活躍狀態 Start Asleep 初始為休眠，但可以被碰撞喚醒 Interpolate 在物理更新之間進行插值方式 (當運動趨於劇烈時有用) None Interpolate 基於前⼀幀中的位置座標計算插值使運動平滑 Extrapolate 基於下⼀幀中的位置座標計算插值使運動平滑 Constraints 設定剛體移動或旋轉之限制 2D剛體 (Rigidbody 2D) 3/4 11
- 12. 運動剛體屬性 Use Full Kinematic Contacts 勾選時，運動剛體能與所有剛體產⽣碰撞；否則運動剛體只會與動態剛體 產⽣碰撞 其餘屬性參照動態剛體屬性說明 靜態剛體屬性 2D剛體 (Rigidbody 2D) 4/4 12
- 13. 更新座標方式(要計算位移，物體移動比較⽣硬不自然) transform.Translate(Vector3.up * 0.1f); transform.Translate(Vector3.down * 0.1f); transform.Translate(Vector3.right * 0.1f); transform.Translate(Vector3.left * 0.1f); 對剛體物件施加外力(較吻合真實世界情境) rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D>(); Vector2 force2D = Vector2.zero; force2D.y += forceValue; //force2D.x += forceValue; rigidbody2D.AddForce(force2D); 物件移動控制 13
- 14. 建立2D遊戲專案，新增場景，以ufo名稱存檔 將Background.png、Pickup.png及UFO.png素材滙入到專案 AssetsSprites資料夾 2D UFO遊戲素材 14 Background.png Pickup.png UFO.png
- 15. 將Background.png拖曳到場景，重置Transform Main Camera元件 Camera Background = Black Camera Size = 16.5 設定場景背景 15
- 16. 將UFO.png拖曳到場景 Position(X,Y,Z) = (0, 0, 0) Scale(X,Y,Z) = (0.75, 0.75, 0.75) Order in Layer = 1 加入UFO物件 16
- 18. 編輯UFOController程式如下： [SerializeField] private float speed; void Update() { if (Input.GetKey (KeyCode.W)) { this.transform.position += new Vector3 (0, speed * Time.deltaTime, 0); } if (Input.GetKey (KeyCode.S)) { this.transform.position += new Vector3 (0, -speed * Time.deltaTime, 0); } if (Input.GetKey (KeyCode.A)) { this.transform.position += new Vector3 (-speed * Time.deltaTime, 0, 0); } if (Input.GetKey (KeyCode.D)) { this.transform.position += new Vector3 (speed * Time.deltaTime, 0, 0); } } 讓UFO動起來 2/3 18
- 20. 在UFO元件加上剛體性質 選取UFO元件 選單命令Component> Physics 2D> Rigidbody 2D 執行測試發現UFO會受重力而往下墬落 把Gravity Scale改成0，模擬太空無重力狀態 改用物理加速度方式移動 1/3 20
- 21. 修改UFOController程式如下： [SerializeField] private float speed; private Rigidbody2D rigidbody2D = null; void Start () { rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D> (); } void FixedUpdate() { float moveHorizontal = Input.GetAxis ("Horizontal"); float moveVertical = Input.GetAxis ("Vertical"); Vector2 movement = new Vector2 (moveHorizontal, moveVertical); rigidbody2D.AddForce (movement * speed); } 改用物理加速度方式移動 2/3 21
- 23. 在UFO元件加入圓形碰撞器 選取UFO元件 選單命令Component> Physics 2D> Circle Collider 2D 調整Radius = 2.12，使讓圓形碰撞器大小符合UFO元件 設定UFO飛行邊界 1/2 23
- 24. 在Background元件加上邊緣碰撞器 選取Background元件 選單命令Component> Physics 2D> Edge Collider 2D 點擊Edit Collider按鈕，使邊緣碰撞器環繞背景內緣四週 執行測試，飛碟不會穿牆出去了 設定UFO飛行邊界 2/2 24
- 25. 將Main Camera拖曳到UFO元件底下 執行測試 遊戲鏡頭會以飛碟為中心 飛碟撞到邊界，飛碟會旋轉；由於Camera鏡頭是依附在飛碟上，飛碟時旋 轉遊戲鏡頭也會跟著旋轉 使畫面鏡頭跟隨飛碟移動 1/2 25
- 26. Main Camera元件加入CameraController程式腳本，強制鎖住鏡頭 旋轉角度 public class CameraController : MonoBehaviour { void Start () { } void Update () { this.transform.eulerAngles = Vector3.zero; } } 執行測試 飛碟可以在邊界內飛行，背景圖也不會旋轉了 使畫面鏡頭跟隨飛碟移動 2/2 26
- 27. 將Pickup.png拖曳到場景，命名為Pickup Order in Layer = 1 Tag = PickUp 加上剛體性質 選單命令Component> Physics 2D> Rigidbody 2D Body Type設定為Kinematic 佈置金塊道具 1/5 27
- 28. 加入圓形碰撞器 選單命令Component> Physics 2D> Circle Collider 2D 勾選Is Trigger Raduis = 1 佈置金塊道具 2/5 28
- 29. Pickups元件加入PickupController程式腳本，讓金塊自主旋轉 public class PickupController : MonoBehaviour { [SerializeField] private float RotateSpeed; // Use this for initialization void Start () { } // Update is called once per frame void Update () { this.transform.Rotate (new Vector3(0, 0, RotateSpeed * Time.deltaTime)); } } 佈置金塊道具 3/5 29
- 30. Rotate Speed設定為45 執行測試，金塊會自主旋轉 佈置金塊道具 4/5 30
- 31. 將Pickup元件拖曳到AssetsPrefabs資料夾，建立Pickup預製元件 從AssetsPrefabs資料夾拖曳Pickup預製元件到場景，擺設如下 執行測試 飛碟會穿過金塊 佈置金塊道具 5/5 31
- 32. 當飛碟碰到金塊，讓金塊消失；開啟UFOController.cs，加入以下 程式碼 void OnTriggerEnter2D(Collider2D other) { if (other.gameObject.CompareTag ("PickUp")) { other.gameObject.SetActive(false); } } void OnTriggerExit2D(Collider2D other) { } 執行測試 飛碟碰到金塊時，金塊會自動消失了 讓UFO收集金塊 32
- 33. 選單命令GameObject> UI> Text新增Text元件 ，命名為CountText Anchor設為左上角 (Pos屬性的參考原點) Pos(X,Y,Z) = (10, -10, 0) (依實際情形調整) Width設為100，Height設為100 Pivot(X,Y) = (0, 1) Text = CountText Font Size設為14 Color設為黃色 顯示遊戲訊息 1/6 33
- 34. 選單命令GameObject> UI> Text新增Text元件 ，命名為WinText Anchor設為中心 Pos(X,Y,Z) = (0, 75, 0) (依實際情形調整) Width設為160，Height設為30 Text設為WinText Alignment設為置中 Font Size設為24 Color設為黃色 顯示遊戲訊息 2/6 34
- 35. 新增UI元件時，會自動建立Canvas元件，而如果場景中已經有畫布， 新增的 UI 元素將會自動成為此畫布的子物件 遊戲執行時，系統會依據Render Mode自動調整Canvas大小及位置 Render Mode預設為Screen Space - Overlay 顯示遊戲訊息 3/6 35 Canvas Game resolution
- 36. 修改UFOController程式腳本，當飛碟收集到金塊時更新CountText 訊息，收集滿12個金塊時顯示You win! using UnityEngine; using UnityEngine.UI; public class UFOController : MonoBehaviour { [SerializeField] private float speed; private Rigidbody2D rigidbody2D = null; [SerializeField] private Text countText; [SerializeField] private Text winText; private int count; void Start () { rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D> (); count = 0; winText.text = ""; SetCountText (); } 顯示遊戲訊息 4/6 36 注意Text是定義在Unity.Engine.UI底下
- 37. void OnTriggerEnter2D(Collider2D other) { if (other.gameObject.CompareTag ("PickUp")) { other.gameObject.SetActive(false); count = count + 1; SetCountText (); } } void SetCountText() { countText.text = "Count: " + _count.ToString (); if (count >= 12) winText.text = "You win!"; } } 顯示遊戲訊息 5/6 37
- 39. Update() 每個frame執行⼀次，更新週期是變動性的 用來進行 非剛體物件之移動 簡單計時器 讀取週邊輸入 FixedUpdate() 更新週期是固定的 用來進行剛體物件調整 選單命令Edit> Project Settings> Time Update()與FixedUpdate() 1/3 39
- 40. 在Main Camera新增以下程式腳本 using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEngine; public class UpdateAndFixedUpdate : MonoBehaviour { void Update () { Debug.Log ("Update time: " + Time.deltaTime); } void FixedUpdate(){ Debug.Log ("FixedUpdate time: " + Time.deltaTime); } } Update()與FixedUpdate() 2/3 40