Unity遊戲程式設計(04) 2D運動與碰撞處理I
0 likes6,147 views
本文档介绍了在Unity中进行2D运动和碰撞处理的基本概念，包括刚体和碰撞器的属性和类型，如动态、运动和静态刚体，以及不同类型的2D碰撞器（例如盒形、圆形和多边形碰撞器）。此外，文档还详细说明了如何为物体设置刚体和碰撞器，并使用物理引擎模拟物体运动与碰撞。最后，提供了实例演示，包括创建UFO游戏并处理其移动和碰撞的步骤。
Unity遊戲程式設計(04) 2D運動與碰撞處理I
- 2. shapethefuture 剛體是受物理引擎控制的元件 埸景中運動元件都應加上剛體 具備物理性質：質量 (Mass)、移動阻力 ( Linear Drag)、旋轉阻力 (Angular Drag)、重力 (Gravity Scale) Body Type決定剛體的運動及碰撞互動特性，直接影響剛體的屬性 項目 Dynamic 動態剛體具有質量和阻力，並受重力和力的影響，並可在物理 模擬下移動。動態剛體會與其他剛體碰撞，也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，可在物理模擬下移動，對 系統資源的要求較低 Static 靜態剛體是⼀個不可移動的物體 (就好像它有無限的質量)。只需 最少最少的系統資源 剛體 1/5 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT2
- 3. shapethefuture 動態剛體屬性 Material 剛體材料 Simulated 是否啟用物理引擎模擬剛體功能 Use Auto Mass 是否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 剛體 2/5 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT3
- 4. shapethefuture Gravity Scale 物體受重力影響的程度 Collision Detection 碰撞檢測方式 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，以節省處理器時間 Never Sleep 禁用休眠 (會影響系統資源，儘可能不用) 剛體 3/5 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT4
- 5. shapethefuture Start Awake 初始為清醒 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計算插值使運動平滑 Extrapolate 基於其在下⼀幀中的位置計算插值使運動平滑 Constraints 是否限制剛體移動及旋轉 剛體 4/5 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT5
- 6. shapethefuture 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；否則運動剛體只能與動態剛 體碰撞 其餘屬性詳見動態剛體屬性說明 靜態剛體屬性 剛體 5/5 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT6
- 7. shapethefuture 物理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 碰撞器是在元件加入⼀層透明的偵測層，代表元件物理效應發生的 範圍 Component> Physics 2D選單內可找到所有碰撞器 Circle Collider 2D Box Collider 2D Polygon Collider 2D Edge Collider 2D Capsule Collider 2D Composite Collider 2D 碰撞器 1/4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT7
- 8. shapethefuture Box Collider 2D (方框碰撞器) 適用於矩形物體 Circle Collider 2D (圓形碰撞器) 適用於球形物體 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 即使將它編輯成矩形，也只有在線段上才會碰撞，內部不會產生碰撞 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 碰撞器 2/4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT8
- 9. shapethefuture Capsule Collider 2D (膠囊碰撞器) 適用於⻑條形物體 Composite Collider 2D (複合碰撞器) 使用其它已設置的Box Collider 2D或Polygon Collider 2D之幾何頂點， 將它們合併成複合碰撞器幾何形狀 碰撞器 3/4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT9
- 10. shapethefuture Is Trigger屬性 通常道具元件會勾選Is Trigger 其它剛體可穿透被設定為Is Trigger之元件 剛體元件程式腳本可使用下列函式來處理碰撞事件 void OnTriggerEnter2D(Collider2D other) { //進入碰撞時 } void OnTriggerExit2D(Collider2D other) { //結束碰撞時 } 碰撞器 4/4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT10
- 11. shapethefuture 新增2D專案 將不規則按鈕素材圖片拖曳到Assets/Sprites目錄 將triangle_blue、triangle_yellow、triangle_green拖曳到場景， 組合成大三角形 使用多邊形碰撞器設計不規則按鈕 1/4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT triangle_blue triangle_yellow triangle_green 11
- 12. shapethefuture 設定Ploygon Collider 2D碰撞器 選取triangle_blue 選單命令Component>Physics 2D> Polygon Collider 2D 編輯多邊形碰撞器端點 Points>Size調整為3 點擊Edit Collider按鈕，調整端點位置使其 貼齊三角形邊緣 使用多邊形碰撞器設計不規則按鈕 2/4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT12
- 13. shapethefuture 以同樣方式為triangle_yellow及triangle_green加入Ploygon Collider 2D碰撞器，並調整多邊形碰撞器端點 新增ButtonController程式腳本 public class ButtonController : MonoBehaviour { ... void Update () { } void OnMouseDown() { if(gameObject.name == "triangle_blue") Debug.Log("blue!"); if(gameObject.name == "triangle_green") Debug.Log("green!"); if(gameObject.name == "triangle_yellow") Debug.Log("yellow!"); } } 使用多邊形碰撞器設計不規則按鈕 3/4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT13
- 14. shapethefuture 將ButtonController程式腳本加到triangle_xxx元件上 將ButtonController程式腳本拖曳到triangle_blue、triangle_green及 triangle_yellow元件上 執行遊戲專案 滑鼠點擊三角形時，console窗格會顯示按鈕顏色 使用多邊形碰撞器設計不規則按鈕 4/4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT14
- 15. shapethefuture 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); 對剛體物件施力 _rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D>(); Vector2 force2D = Vector2.zero; force2D.y += forceValue; // force2D.x += forceValue; _rigidbody2D.AddForce(force2D); 物件移動控制 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT15
- 16. shapethefuture 下載2D UFO Tutorial 實作2D UFO遊戲 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT16
- 17. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT17
- 18. shapethefuture 將Background.png拖曳到場景 Position (X, Y, Z) = (0, 0, 0) Main Camera元件 將Camera Background設定為黑色 將Camera Size設定為16.5 設定場景背景 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT18
- 19. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT19
- 20. shapethefuture 為UFO元件加入UFOController程式腳本 讓UFO動起來 1/3 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT20
- 21. shapethefuture 編輯UFOController程式如下： public 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT21
- 22. shapethefuture 將UFO之Speed欄設定為10，執行測試。可以用W、A、S、D鍵移動飛 碟，但是… 飛碟移動並不自然 飛碟會穿透邊界 讓UFO動起來 3/3 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT22
- 23. shapethefuture 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會自動往下掉 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT23
- 24. shapethefuture 修改UFOController程式如下： public 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT24
- 25. shapethefuture ForceValue設定為3，執行測試；UFO能以加速度移動了，但是… UFO還是會飛出邊界 改用物理加速度方式移動 3/3 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT25
- 26. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT26
- 27. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT27
- 28. shapethefuture 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鏡頭是跟附在飛碟上，飛碟 時旋轉遊戲鏡頭也會跟著旋轉 讓Camera鏡頭跟著飛碟移動 1/2 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT28
- 29. shapethefuture Main Camera元件加入CameraController程式腳本，關閉鏡頭旋轉 public class CameraController : MonoBehaviour { // Use this for initialization void Start () { } // Update is called once per frame 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 讓Camera鏡頭跟著飛碟移動 2/2 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT29
- 30. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT30
- 31. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT31
- 32. shapethefuture Pickups元件加入PickupController程式腳本，讓金塊自主旋轉 public class PickupController : MonoBehaviour { public 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT32
- 33. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT33
- 34. shapethefuture 將Pickup元件拖曳到Assets/Prefabs資料夾，建立Pickup預製元件 從Assets/Prefabs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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT34
- 35. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT35
- 36. shapethefuture 選單命令GameObject> UI> Text新增Text元件， 命名為CountText Anchor設為左上角 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT36
- 37. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT37
- 38. shapethefuture 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，Canvas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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT Canvas Game resolution 38
- 39. shapethefuture 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 ScoreManager : MonoBehaviour { public float speed; private Rigidbody2D _rigidbody2D = null; public Text countText; public Text winText; private int _count; void Start () { _rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D> (); _count = 0; winText.text = ""; SetCountText (); } 顯示遊戲訊息 4/6 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT 注意Text是定義在Unity.Engine.UI底下 39
- 40. shapethefuture 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 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT40
- 41. shapethefuture 選取UFO物件，然後把Score拖進ScoreManager的欄位 顯示遊戲訊息 6/6 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT41
- 42. shapethefuture 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 42 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT
- 43. shapethefuture 在Main Camera新增以下程式腳本 using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEngine; public class UpdateAndFixedUpdate : MonoBehaviour { // Update is called once per frame void Update () { Debug.Log ("Update time: " + Time.deltaTime); } void FixedUpdate(){ Debug.Log ("FixedUpdate time: " + Time.deltaTime); } } Update()與FixedUpdate() 2/3 43 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT
- 44. shapethefuture Update()與FixedUpdate() 3/3 44 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT 會變動 固定 會變動