Untiy3D学习——第一个3D小游戏项目1

技术3D技术
Unity3D, 游戏

前言

Unity 3D的学习，相比系统的按部就班的学习，我更希望直接通过做一些小的项目来实现。这样效率更高，因为毕竟自己的空闲时间不多。所以这几天在网上看了一些其他人用Unity制作游戏流程的演示视屏，同时也为拟定了一个小游戏作为自己的第一个Unity项目。

第一个3D游戏的目标与计划

以下为我拟定的游戏目标：

  • 游戏类型： 3D赛车竞技游戏

  • 游戏评判标准： 完成一次比赛的最终得分

  • 记分规则：

    • 比赛用时： 时间越短，分数越高
    • 奖励： 赛道上的奖励物品，得到的越多分数越高
    • 陷阱与障碍： 赛道上的陷阱和障碍需要避开，触碰到的越多，分数越少

作为Unity初学者我的第一个游戏，很显然是无法指望一下就做得很完善好玩的。所以其他的一些细节我都先不考虑，做出一个最简单最基本都游戏原型来再说，然后再进一步完善方案。

考虑游戏需要的一些基本元素，用C#编写脚本，我将制作方案简化如下：

  1. 场景——马路

    整个场景的主体就是马路，且不考虑其他复杂类型，直接做成一条水平平行且笔直的马路。

  2. Player——小球

    赛车游戏的player主题本来是赛车的，但是其建模和动力系统的控制都太复杂，所以这里直接用简单的球体来代替。

  3. 键盘输入来控制运动

    将小球加入物体系统，外物受力为重力和摩擦力。小球的运动直接简化为前后左右四个方向的受力，通过键盘来控制。

  4. 计时器

    赛车类的游戏最重要的就是比赛的用时，所以需要计时器来记录

  5. 起点和重点的感应

    为了精确计时，应当设置起点和终点的感应，来配合定时器一起计时

  6. 菜单

    一个完整的游戏的必备，负责设置游戏的一些参数，在这里就可以简化到只有游戏的暂定和继续以及游戏的退出。

创建场景和Player

用Unity内置的3D对象Plane或者Quad来做马路，用球体模型Sphere来充当Player，在透视视图中将两个调整到合适的位置。如下图为我摆放的马路、小球和主摄像机的位置：

场景中各元素的位置

直接将贴图推到马路上，Unity会自动创建其材质，就如上图所示。

而对于小球，为了达到方案中受力的作用，我们需要将其加入物理系统。添加小球的
Rigbody（刚体）组件：Add Component –> Physics –> Rigidbody ，在其中勾选“Use Gravity”，使其受重力的影响。

实际上在Rigbody中还可以设置如下选项（选择常用的说明）：

  • Mass ： 物体的质量
  • Drag： 空气阻力
  • Angular Drag： 转动空气阻力
  • Is Kinematic： 选中则物体不受物体系统的控制

脚本的运行框架

在Unity中一般会在物体对象上创建Script组件来控制对象的行为和游戏的运行流程，其中每个脚本都有共同的内置方法，其中一些重要的方法的执行顺序为：

Awake() --> Start() --> FixedUpdate() --> Update() --> LateUpdate() --> OnGUI() --> Destroy()

  1. Awake

    Awake方法是在脚本对象建立起来之后最先调用

  2. Start

    Start方法是在第一帧Updata前调用

  3. FixedUpdate、Update、LateUpdate

    这三个方法是在当MonoBehaviour启用时不断被调用的，update跟当前平台的帧数有关，而FixedUpdate是真实时间，所以处理物理逻辑的时候要把代码放在FixedUpdate而不是Update，LateUpdate是在所有Update函数调用后被调用。

    Update是在每次渲染新的一帧的时候才会调用，也就是说，这个函数的更新频率和设备的性能有关以及被渲染的物体（可以认为是三角形的数量）。在性能好的机器上可能fps 30，差的可能小些。这会导致同一个游戏在不同的机器上效果不一致，有的快有的慢。因为Update的执行间隔不一样了。

    而FixedUpdate，是在固定的时间间隔执行，不受游戏帧率的影响。所以处理Rigidbody的时候最好用FixedUpdate。FixedUpdate的时间间隔可以在项目设置中更改，Edit->ProjectSetting->time 找到Fixedtimestep，就可以修改了。

  4. OnGUI

    渲染和处理GUI事件时调用，UI相关的操作需要在这里面实现。

  5. Destroy

    Destroy方法在对象销毁时调用。

输入系统和运动控制

如方案所叙，小球的动力来源为，在水平面上前后左右四个方向上的外力，四个方向上的外力的有无和作用时间由键盘来控制。

在小球上添加脚本组件，通过代码检测键盘输入，从而控制外力的作用。Unity中由Input类来操作外部的输入，用w、s、a、d四个键分别控制四个方向，检测C#代码如下：

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bool hasUpKey = Input.GetKey(KeyCode.W);
bool hasDownKey = Input.GetKey (KeyCode.S);
bool hasLeftKey = Input.GetKey (KeyCode.A);
bool hasRightKey = Input.GetKey (KeyCode.D);

要产生力的作用，需要用刚体组件中的AddForce方法，获取组件的方法需要用到ameObject.GetComponent方法，如在x轴正方向上添加一个值为2的力的代码如下：

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gameObject.GetComponent<Rigidbody> ().AddForce (2, 0, 0);

以上这些逻辑代码在FixedUpdate方法中实现。

计时器和触发器

Unity中提供Time类实现时间的操作，为了实现计时器的功能，只需要计算起始时间和当前时间的时间差即可，同样在FixedUpdate函数里面实现：

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spendTime = Time.time - startTime;

起点和终点的触发器，可以用碰撞触发来实现。在马路的起点和终点处分别放置碰撞物体，并在其在Box Collider组件中勾选Is Tigger，下图所示的为起点触发设置：

起点触发

在小球的脚本中添加OnTriggerEnter函数，当小球碰撞到了起点线就会触发这个函数，并通过参数来区分碰撞的物体，具体代码如下：

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void OnTriggerEnter(Collider other)
 {
    if (other.name == "startLine") 
    {
        raceStart = true;
        startTime = Time.time;
    } 
    else if (other.name == "endLine")
    {
        raceFinish = true;
    }
}

定时时间显示可以在OnGUI方法中通过GUI.Label函数来实现，具体代码如下：

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GUI.color = new Color(0xff, 0xff, 0);
GUI.skin.label.fontSize = 15;

if (raceStart) 
{
    timeStr = "Timer: " + spendTime.ToString ("f2") + "s";
}
else
{
    timeStr = "Timer: 0s";
}

GUI.Label(new Rect(Screen.width-150, 20, Screen.width, Screen.height), timeStr);

菜单创建

制作菜单有如下步骤：

  1. 创建文字UI

    通过创建UI –> Text来实现，在Text组件中设置文字的各种属性：如显示文字、字体、大小、颜色等等文字格式，另外还可以添加阴影等文字特效组件，如下图所示：

    UI Text的组件设置

    在这个本次制作中我制作了两个菜单项：一个为主菜单，一个为子菜单。主菜单一直三个功能：游戏的暂停、继续和推出，子菜单为推出确认菜单。将菜单拖放到合适的位置，如下图所示：

    Unity菜单制作

  2. 添加Button组件

    在菜单中有些是提示的文字，有些是提供交互的按钮选项。对于那些需要有按钮功能的文字，要在其各自对象下添加Button组件：Add Commponent –> UI –> Button，如下图所示：

    Unity菜单文字添加按钮功能

    在Button组件中设置各种配置如颜色，当然最重要的是添加其点击处理函数。

  3. 添加按钮点击消息处理函数以及功能的实现

    在脚本中编写各个按钮点击处理函数，并在各自的按钮组件中正确的指定。在相关按钮处理函数中实现各自的功能：

    1. 暂停/继续

      同通过Time.timeScale可以控制游戏的运行快慢，将Time.timeScale 设置为0表示暂停播放，Time.timeScale设置为1为正常运行。

      同时需要在逻辑计算的代码部分，加入暂停的判断。因为Time.timeScale只能显示的画面停下来，而输入、计算等仍需要手动的控制停止。

    2. 隐藏子菜单

      UI Text需要用Canves对象来承载，所以Canves对象是UI Text对象的父级对象，将主菜单和子菜单的分别放在不同的Canves对象中，通过控制子菜单的Canves对象来设置隐藏，代码如下：

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      quitMenu = quitMenu.GetComponent<Canvas> ();
      quitMenu.enabled = false;

摄像机的跟随

在游戏运行时，游戏的画面都是从摄像机的拍到的，所以为保证在小球，游戏画面还能够看到比较清晰的看到小球视角，就需要将摄像机跟这小球一起移动。这里包括两方面的内容：一是位置的跟随，一是视角的跟随。

  1. 位置的跟随

    位置的跟随可以先获取小球的位置，然后在设置摄像机的位置，在摄像机脚本的Update方法中，在这里我实现的是摄像机的水平高度不变，其他两个轴的位置与小球保持固定，如下代码：

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    transform.position = new Vector3(playerObj.transform.position.x + 4, transform.position.y, playerObj.transform.position.z);

  2. 视角跟随

    视角跟随有非常简单的方法，可以将摄像机的视角中心对准小球：

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    transform.LookAt (playerObj.transform);
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