Unity3D手游开发日记(9) - 互动草的效果

所谓互动草,就是角色跑动或者释放技能,能影响草的摆动方向和幅度.

前面的文章早已经实现了风吹草动的效果,迟迟没有在Unity上面做互动草,是因为以前我在端游项目做过一套太过于牛逼的方案.在CE3的互动草的基础上扩展,效果好,但技术太复杂,效率开销也特别高. 如果在手机上,就得做一套简单高效的.

实现效果:从任意方向碰一下草,草就应该来回晃动,晃动幅度逐渐减小.多次触碰,效果应该叠加.这样的话就比较真实.

实现原理:用正玄波实现草来回摆动的简谐运动,用指数衰减来模拟阻力

实现步骤:

1.每个草挂一个脚本,来处理力的效果叠加

1. public class Force
2. {
3. public float m_Time = 0;
4. public Vector4 m_Force;
5. public Force(Vector4 force)
6. {
7. m_Force = force;
8. }
9. }
10. public class GrassForce : MonoBehaviour
11. {
12. public List<Force> m_ForceList = null;
13. public float m_WaveFrequency = 6.0f;
14. public float m_Resistance = 0.25f;
15. public float m_MaxForceMagnitude = 6.0f;
16. public float m_AddForceTimeInterval = 0.5f;
17. public int m_MaxForceNum = 3;
18. private float m_LastAddTime = 0;
19. private Material material;
20. void Start()
21. {
22. material = gameObject.renderer.material;
23. }
24. void Update()
25. {
26. UpdateForce();
27. }
28. void OnBecameVisible()
29. {
30. enabled = true;
31. }
32. void OnBecameInvisible()
33. {
34. enabled = false;
35. }
36. public void AddForce(Vector3 force)
37. {
38. if (Time.time - m_LastAddTime > m_AddForceTimeInterval)
39. {
40. m_LastAddTime = Time.time;
41. if (m_ForceList == null)
42. m_ForceList = new List<Force>();
43. if (m_ForceList.Count < m_MaxForceNum)
44. {
45. Vector4 newForce = new Vector4(force.x, 0, force.z, 0);
46. if (newForce.magnitude > m_MaxForceMagnitude)
47. newForce = newForce.normalized * m_MaxForceMagnitude;
48. m_ForceList.Add(new Force(newForce));
49. }
50. }
51. }
52. private void UpdateForce()
53. {
54. if (m_ForceList == null)
55. return;
56. Vector4 accForce = Vector4.zero;
57. for (int i = m_ForceList.Count - 1; i >= 0; --i)
58. {
59. if (m_ForceList[i].m_Force.magnitude > 0.1f)
60. {
61. // [-1, 1] 正玄波模拟简谐运动
62. float wave_factor = Mathf.Sin(m_ForceList[i].m_Time * m_WaveFrequency);
63. // 力的指数衰减
64. float resistance_factor = easeOutExpo(1, 0, m_Resistance * Time.deltaTime);
65. m_ForceList[i].m_Force *= resistance_factor;
66. m_ForceList[i].m_Time += Time.deltaTime;
67. // 累加
68. accForce += m_ForceList[i].m_Force * wave_factor;
69. }
70. else
71. {
72. m_ForceList.RemoveAt(i);
73. }
74. }
75. if (accForce != Vector4.zero)
76. {
77. if (material.HasProperty("_Force"))
78. {
79. accForce = transform.InverseTransformVector(accForce); // 世界空间转换到模型本地空间
80. material.SetVector("_Force", accForce);
81. }
82. }
83. }
84. public float easeOutExpo(float start, float end, float value)
85. {
86. end -= start;
87. return end * (-Mathf.Pow(2, -10 * value) + 1) + start;
88. }
89. }

2.如何确定哪些草受到影响,以及受力的方向?

1. public static void AddForceToGrass(int forceId, Transform transform)
2. {
3. ForceTable force = ForceTableMgr.Instance.GetDataById(forceId);
4. if (force != null)
5. {
6. Vector3 relativeCenter = new Vector3(force.RelativeCenterX, force.RelativeCenterY, force.RelativeCenterZ);
7. Vector3 center = transform.TransformPoint(relativeCenter);
8. //Vector3 size = new Vector3(force.Length, force.Height, force.Width);
9. Vector3 size = new Vector3(force.Width, force.Height, force.Length);
10. // 方向矩阵
11. Matrix4x4 m44 = Matrix4x4.TRS(Vector3.zero, Quaternion.Inverse(transform.rotation), Vector3.one);
12. PhysicsUtil.AddForceToGrass((RangeType)force.RangeType, (ForceDirType)force.DirType, force.Strength, center, size, transform.forward, m44, force.Degree);
13. }
14. }
15. private static void AddForceToGrass(RangeType type, ForceDirType dirType, float strength, Vector3 center, Vector3 size, Vector3 direction, Matrix4x4 m44, float degree = 360.0f)
16. {
17. if (type == RangeType.Sphere)
18. {
19. AddForceInSector(dirType, strength, center, size.x, direction, degree);
20. }
21. else if (type == RangeType.Cude)
22. {
23. AddForceInCube(dirType, strength, center, size, direction, m44, degree);
24. }
25. }

草可以看成一个点,计算和下面范围的相交.

1.圆形和扇形范围

圆形范围计算特别简单,计算距离即可.扇形范围只需要在圆形基础上再计算一次夹角即可,部分核心代码:

1. Vector3 dir = script.transform.position - center;
2. if (dir.sqrMagnitude <= radius * radius)
3. {
4. dir.y = 0;
5. if (Mathf.Abs(Vector3.Angle(dir, direction)) <= degree)
6. {
7. float factor = 0.25f + Mathf.Clamp01((radius - dir.magnitude) / radius) * 0.75f; // 衰减因子
8. Vector3 forceDir;
9. if (dirType == ForceDirType.ToTarget)
10. forceDir = dir.normalized;
11. else
12. forceDir = -dir.normalized;
13. script.AddForce(forceDir * factor * strength);
14. }
15. }

2.矩形范围

点和任意方向的矩形的计算,这个比较难.Unity本身也没提供此类相交API.不过熟悉引擎开发的应该知道AABB和OBB吧.其实矩形范围计算,就是计算点和OBB的相交.

点和AABB的相交计算很简单,因为AABB每条边都是和坐标轴平行或者垂直的.而OBB有方向,其实只需要把点矩阵变换到OBB所在的空间,就可以用AABB的方法来计算了.

1. public struct AABB
2. {
3. public Vector3 min;
4. public Vector3 max;
5. public AABB(Vector3 vmin, Vector3 vmax)
6. {
7. min = vmin;
8. max = vmax;
9. }
10. }
11. public struct OBB
12. {
13. public Matrix4x4 m44;
14. public Vector3 h;               // half-length-vector
15. public Vector3 c;               // center of obb
16. public OBB(Matrix4x4 mat44, Vector3 hlv, Vector3 center)
17. {
18. m44 = mat44;
19. h = hlv;
20. c = center;
21. }
22. public OBB(Matrix4x4 mat44, AABB aabb)
23. {
24. m44 = mat44;
25. h = (aabb.max - aabb.min) * 0.5f;
26. c = (aabb.max + aabb.min) * 0.5f;
27. }
28. }
29. // 点和AABB的相交
30. public static bool Overlap_Point_AABB(Vector3 p, AABB aabb)
31. {
32. return ((p.x >= aabb.min.x && p.x <= aabb.max.x) && (p.y >= aabb.min.y && p.y <= aabb.max.y) && (p.z >= aabb.min.z && p.z <= aabb.max.z));
33. }
34. // 点和OBB的相交
35. public static bool Overlap_Point_OBB(Vector3 p, Vector3 obbWorldPos, OBB obb)
36. {
37. AABB aabb = new AABB(obb.c - obb.h, obb.c + obb.h);
38. Vector3 local_p = p - obbWorldPos;
39. Vector3 t = obb.m44.MultiplyVector(local_p);
40. return Overlap_Point_AABB(t, aabb);
41. }

记住,OBB参数设置,中心一定要在世界原点,这样才方便计算

1. // 包围盒中心为世界原点.便于计算.
2. Vector3 min = - size * 0.5f;
3. Vector3 max = size * 0.5f;
4. AABB aabb = new AABB(min, max);
5. OBB obb = new OBB(m44, aabb);

相交和计算力方向:

1. if (PhysicsUtil.Overlap_Point_OBB(script.transform.position, center, obb))
2. {
3. // 暂时只支持Left_Right
4. if (dirType == ForceDirType.Left_Right)
5. {
6. Vector3 dir = script.transform.position - center;
7. dir = m44.MultiplyVector(dir);
8. dir = (dir.x < 0) ? m44.transpose.MultiplyVector(Vector3.left) : m44.transpose.MultiplyVector(Vector3.right);
9. Vector3 force = dir.normalized * strength;
10. script.AddForce(force);
11. }
12. }

效果图:

1.圆形范围,力的方向从圆心到目标,模拟气浪把把草震开.

2.矩形范围,力的方向是玩家面向的左和右.模拟剑气把草劈开的感觉.

效率优化:

1.控制互动草的数量,这种草不能合批,谨记.

2.脚本加上了OnBecameVisible,OnBecameInvisible 只让摄像机内草起作用.