虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)及實(shí)例 課件 第5章 虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具4

第五章虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具4

Unity的軟件是一款非常優(yōu)秀的游戲引擎，其中一個(gè)原因就是Unity為開(kāi)發(fā)游戲提供了很大的便利，其中物理系統(tǒng)就是一個(gè)非常方便的工具，可以想象制作任何一款游戲，都離不開(kāi)物體之間的物理響應(yīng)，從而使游戲?qū)ο蟊憩F(xiàn)出與現(xiàn)實(shí)相似的各種物理行為。Unity中內(nèi)置了兩種獨(dú)立的物理引擎，分別是3D物理引擎和2D物理引擎。這兩種物理引擎使用方法非常相似，只是使用的組件不一樣，Rigidbody和Rigidbody2D。5.4.3物理系統(tǒng)1.RigidBody（剛體）組件物體系統(tǒng)中的RigidBody組件為物體提供是物理屬性，組件Collider提供的物理輪廓，通常這兩個(gè)組件Collider組合使用，才能達(dá)到現(xiàn)實(shí)中物體的物理效果。Mass：質(zhì)量。Drag：阻力。AngularDrag：角阻力。UseGravity：使用重力。5.4.3物理系統(tǒng)IsKinemaic：是否開(kāi)啟動(dòng)力學(xué)。Interpolate：插值，用于控制剛體運(yùn)動(dòng)的抖動(dòng)情況，包含三個(gè)子項(xiàng)分別是None（沒(méi)有插值）、Interpolate（內(nèi)插值，基于前一幀的值來(lái)平滑）、Extrapolate（外插值，基于后一幀的值來(lái)平滑）。5.4.3物理系統(tǒng)CollisionDetection：碰撞檢測(cè)。包括四個(gè)子項(xiàng)Discrete（離線碰撞檢測(cè)，用兩個(gè)速度較慢的對(duì)象的碰撞檢測(cè)，消耗資源最低）Continuous（連續(xù)碰撞檢測(cè)，適用于一個(gè)快速對(duì)象和較慢的對(duì)象的檢測(cè)，消耗資源較低）ContinuousDynamic（連續(xù)動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)，適用于兩個(gè)快速的物體間的檢測(cè)，消耗資源較高）Continuousspeculative（連續(xù)預(yù)判性檢測(cè)）5.4.3物理系統(tǒng)Constraints：約束，用來(lái)控制物體對(duì)碰撞所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)約束。FreezePosition：凍結(jié)位置，能禁止物體沿世界坐標(biāo)系的三個(gè)方向的位移。FreezeRotation：凍結(jié)旋轉(zhuǎn)，能禁止物體沿世界坐標(biāo)系的三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)。5.4.3物理系統(tǒng)2.Collider組件Collider組件，俗稱碰撞器，碰撞器也分為兩類3D碰撞器和2D碰撞器。和剛體一樣，這兩種碰撞器都相似，以下我們只討論3D碰撞器。剛體可以讓物體在物理影響下運(yùn)動(dòng)。但是如果要讓兩個(gè)物體發(fā)生碰撞后的物理效果，就必須再為它們加上碰撞器，兩個(gè)對(duì)象有碰撞體時(shí)物理引擎才會(huì)計(jì)算碰撞，在物理模擬中，沒(méi)有碰撞體的剛體會(huì)彼此相互穿過(guò)。而物體能產(chǎn)生碰撞的輪廓就是由碰撞器提供的。

物體發(fā)生碰撞的必要條件：兩個(gè)物體都必須帶有碰撞器(Collider)，其中一個(gè)物體還必須帶有Rigidbody剛體。5.4.3物理系統(tǒng)

在unity3d中，能檢測(cè)碰撞發(fā)生的方式有兩種，一種是利用碰撞器，另一種則是利用觸發(fā)器。

碰撞器是觸發(fā)器的載體，而觸發(fā)器只是碰撞器身上的一個(gè)屬性。

當(dāng)IsTrigger=false時(shí)，碰撞器根據(jù)物理引擎引發(fā)碰撞，產(chǎn)生碰撞的效果，可以調(diào)用OnCollisionEnter/Stay/Exit方法；當(dāng)IsTrigger=true時(shí)，碰撞器就變成了觸發(fā)器，沒(méi)有碰撞效果，可以調(diào)用OnTriggerEnter/Stay/Exit方法（關(guān)于這幾個(gè)方法的使用在之前的特有方法中有使用方法）。如果要檢測(cè)一個(gè)物體是否經(jīng)過(guò)空間中的某個(gè)區(qū)域這時(shí)就可以用到觸發(fā)器。5.4.3物理系統(tǒng)

（1）碰撞器的類型BoxCollider（盒子碰撞器）;

SphereCollider（球形碰撞器）;

CapsuleCollider（膠囊體碰撞器）;

MeshCollider（網(wǎng)格碰撞器）;

WheelCollider（車輪碰撞器）;5.4.3物理系統(tǒng)

（2）其它物理組件物理系統(tǒng)所包含的組件很多，下面僅簡(jiǎn)單描述各個(gè)組件的名稱及作用，具體用法不在贅述。Cloth布料組件；HingeJoint鉸鏈關(guān)節(jié)；FixedJoint固定關(guān)節(jié)；SpringJoint彈簧關(guān)節(jié)；CharacterJoint角色關(guān)節(jié)；ConfigurableJoint；ConstantForce物理力場(chǎng)；5.4.3物理系統(tǒng)剛體類中除了下面要講到的方法，還有很多屬性變量，這些變量在上面提到的面板中都有講過(guò)，可以通過(guò)調(diào)取實(shí)例屬性的方式調(diào)取，此處不再贅述。（1）AddForce()，添加力。語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicvoidAddForce(Vector3force)所屬類：Rigidbody;方法解析：實(shí)例方法，需要用實(shí)例.的形式調(diào)用該方法。實(shí)現(xiàn)該Rigidbody實(shí)例添加一個(gè)力，力的方向沿著向量force的方向，力的大小為force的模。剛體類常用的代碼方法例子：Rigidbodyr=newRigidbody();//創(chuàng)建Rigidbody實(shí)例。r.AddForce(transform.forward);//給r添加一個(gè)沿自身前方向移動(dòng)的力，力的大小是1。以下實(shí)例統(tǒng)一用r表示Rigidbody類變量，用來(lái)存放Rigidbody實(shí)例，不再單獨(dú)定義。AddForce是重載方法，其他重載方法如下：publicvoidAddForce(Vector3force,ForceModemode);publicvoidAddForce(floatx,floaty,floatz);publicvoidAddForce(floatx,floaty,floatz,ForceModemode);x、y、z的參數(shù)是將向量force三個(gè)分量分別寫出來(lái)。剛體類常用的代碼方法（2）AddForceAtPosition()，添加點(diǎn)作用力。語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicvoidAddForceAtPosition(Vector3force,Vector3position)所屬類：Rigidbody;方法解析：實(shí)例方法，需要用實(shí)例.的形式調(diào)用該方法。實(shí)現(xiàn)該Rigidbody實(shí)例的一個(gè)位置點(diǎn)添加一個(gè)力，力的方向沿著參數(shù)向量force的方向，力的大小為force的模，position是力的作用點(diǎn)。例子：r.AddForceAtPosition(transform.forward，newVector3（1,1,1,）);//給r添加一個(gè)沿自身前方向移動(dòng)的力，力的大小是1，作用點(diǎn)在坐標(biāo)1,1,1的位置。剛體類常用的代碼方法（3）AddExplosionForce（），添加爆炸力語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicvoidAddExplosionForce(floatexplosionForce, Vector3explosionPosition,floatexplosionRadius);方法解析：實(shí)例方法，需要用實(shí)例.的形式調(diào)用該方法。實(shí)現(xiàn)在世界坐標(biāo)下的產(chǎn)生一個(gè)力，力的位置參照explosionPosition，力的位置可以在物體輪廓之外，力的大小依照explosionForce，力的作用范圍半徑explosionRadius，方法內(nèi)部可以根據(jù)力的大小、位置、范圍計(jì)算力的對(duì)物體產(chǎn)生的影響。所屬類：Rigidbody;例子：r.AddExplosionForce(10，newVector3（1,1,1），20);//在世界坐標(biāo)系下1,1,1的點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)力，力的大小為10，力的作用范圍是20。剛體類常用的代碼方法（4）AddTorque（），添加扭矩。語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicvoidAddTorque(Vector3torque);所屬類：Rigidbody;方法解析：實(shí)例方法，需要用實(shí)例.的形式調(diào)用該方法。對(duì)實(shí)例對(duì)象添加一個(gè)扭矩，實(shí)例將以自身中心點(diǎn)為中心，參數(shù)torque方向?yàn)檩S向旋轉(zhuǎn),，旋轉(zhuǎn)速度為參數(shù)向量的模長(zhǎng)。例子：r.AddTorque(newVector3（1,1,1）);//實(shí)例r以自身中心點(diǎn)為中心，向量1,1,1為方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為1，剛體類常用的代碼方法（5）SweepTest（），檢測(cè)第一個(gè)碰撞器。語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicboolSweepTest(Vector3direction,outRaycastHit hitInfo);所屬類：Rigidbody;方法解析：實(shí)例方法，需要用實(shí)例.的形式調(diào)用該方法。該方法用來(lái)檢測(cè)以實(shí)例中心為起點(diǎn)，沿著參數(shù)Direction的方向上是否有碰撞器，該方法有返回值，返回一個(gè)bool值，true表示檢測(cè)到碰撞器，false表示沒(méi)有檢測(cè)到碰撞器。該方法中有一個(gè)outRaycastHithitInfo參數(shù)，RaycastHit是一個(gè)射線碰撞信息類，用來(lái)保存射線碰撞物體所產(chǎn)生的信息，里面包含所碰到的物體，碰撞點(diǎn)的坐標(biāo)等。剛體類常用的代碼方法

關(guān)鍵字out的意思是可以在方法內(nèi)部對(duì)參數(shù)變量進(jìn)行更改，這么做的目的一般是因?yàn)槲覀冃枰粋€(gè)方法返回兩個(gè)有用的數(shù)據(jù)，但是利用常規(guī)的return方法只能返回一個(gè)數(shù)據(jù)，所以需要使用out來(lái)返回第二個(gè)返回值。例如當(dāng)前SweepTest方法，會(huì)返回一個(gè)是否碰撞到碰撞器的bool值，還會(huì)out出對(duì)應(yīng)的碰撞器的碰撞信息。該方法的檢測(cè)只檢測(cè)碰到的第一個(gè)碰撞器，檢測(cè)到第一個(gè)，方法即結(jié)束。例子：r.SweepTest(transform.forward，outRaycastHithitInfo);//檢測(cè)實(shí)例r的前方向是否有碰撞器，如果有則返回true，并將產(chǎn)生的碰撞的信息存入變量hitInfo中，如果沒(méi)有則返回false。剛體類常用的代碼方法

（6）SweepTestAll（），檢測(cè)所有碰撞器語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicRaycastHit[]SweepTestAll(Vector3direction,out RaycastHithitInfo);所屬類：Rigidbody;方法解析：SweepTestAll方法和SweepTest方法類似，區(qū)別在于SweepTest只檢測(cè)碰到的第一個(gè)碰撞器，而SweepTestAll方法獲取碰撞的所有碰撞器。剛體類常用的代碼方法

物理管理器：在物理管理器中可以設(shè)置場(chǎng)景中所有物理效果的一些參數(shù)，例如：重力加速度，反彈力等等。物理管理器所設(shè)置的是世界的物理屬性，剛體所設(shè)置的是物體自身的物理屬性。物理管理器通過(guò)Edit菜單→ProjectSettings→Physics找到。物理面列舉了部分參數(shù)的意思，通常這個(gè)面板最常用的是物理的重力效果。Gravity：重力，重力加速度。DefaultMaterial物理材質(zhì)用于調(diào)整摩擦力和碰撞單位之間的反彈效果。Bouncethreshold反彈值，速度小于這個(gè)值的時(shí)候，就不再反彈。Sleepthreshold休眠值，當(dāng)速度小于這個(gè)值，則靜止。4.物理管理器

Physics類是Unity中個(gè)處理物理相關(guān)功能的類，里面包含了全局物理屬性和輔助方法，該類下的方法和屬性都是靜態(tài)，下面我們依次講解。（1）gravity，檢測(cè)所有碰撞器語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicstaticVector3gravity{get;set;}所屬類：Physics;方法解析：場(chǎng)景重力加速度。5.物理類常用的代碼方法（2）RayCast，射線碰撞檢測(cè)語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicstaticboolRaycast(Rayray,outRaycastHithitInfo);所屬類：Physics;方法解析:射線檢測(cè)。使用方法和RigidBody類下的SweepTest相似,方法會(huì)有一個(gè)返回值，如果射線碰到物體則返回true否則返回false，ray為是需要檢測(cè)的射線,hitInfo是碰撞信息,該方法有多個(gè)重載方法，maxDistance是射線長(zhǎng)度,layerMask層號(hào)，通過(guò)這個(gè)內(nèi)容，可以對(duì)控制射線只對(duì)某一層進(jìn)行碰撞檢測(cè)。5.物理類常用的代碼方法（3）RaycastAll，射線碰撞檢測(cè)語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicstaticRaycastHit[]RaycastAll(Rayray);所屬類：Physics;方法解析：射線全部碰撞檢測(cè)。該方法和RigidBody類下的SweepTestAll相似，返回一個(gè)碰撞信息數(shù)組，將所有碰到的物體的碰撞信息都放到這個(gè)數(shù)組中。ray是需要檢測(cè)的射線，maxDistance是射線長(zhǎng)度，layerMask需要進(jìn)行碰撞檢測(cè)的層號(hào)。除了射線檢測(cè)，還有LineCast線段檢測(cè)，和射線方法基本相同，BoxCast盒子射線檢測(cè)，和射線方法類似，不過(guò)發(fā)射出去的是一個(gè)Box的圖形，而不是一條線，SphereCast球形射線檢測(cè)，CapsuleCast膠囊射線檢測(cè)。5.物理類常用的代碼方法（4）CheckSphere:檢測(cè)虛擬Sphere在世界空間坐標(biāo)系中是否和碰撞器重疊。語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicstaticboolCheckSphere(Vector3position,float radius);所屬類：Physics;方法解析：在空間中一點(diǎn)設(shè)置一個(gè)虛擬的球形碰撞器，檢測(cè)是否有物體與該球體發(fā)生碰撞，如果有，則返回true，否則返回false，postion為坐標(biāo)，radius為半徑，layerMask是要進(jìn)行檢測(cè)的層級(jí)。同類的方法還有CheckBox、CheckCapsule5.物理類常用的代碼方法（5）OverlapSphere:返回球內(nèi)或與之接觸的所有碰撞器。語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：publicstaticCollider[]OverlapSphere(Vector3position, floatradius);所屬類：Physics;方法解析：在空間中一點(diǎn)設(shè)置一個(gè)虛擬的球形碰撞器，檢測(cè)是否有物體與該球體發(fā)生碰撞，將所有與之發(fā)生的碰撞的碰撞體存到一個(gè)數(shù)組中通過(guò)方法返回，postion為坐標(biāo)，radius為半徑，layerMask是要進(jìn)行檢測(cè)的層級(jí)。同類的方法還有OverlapBox、OverlapCapsule5.物理類常用的代碼方法物理材質(zhì)是模擬物體的表面物理效果