《学Unity的猫》——第十章：Unity的物理碰撞，流浪喵星计划

文章目录

10.1 流浪喵星
10.2 碰撞的必要条件
- 10.2.1 Collider，碰撞器组件
- 10.2.2 Rigidbody，刚体组件
10.3 碰撞器类型
- 10.3.1 Static Collider，静态碰撞器
- 10.3.2 Rigidbody Collider，刚体碰撞器
- 10.3.3 Kinematic Rigidbody Collider，运动学刚体碰撞器
10.4 碰撞事件
10.5 触发器事件
10.6 射线碰撞检测

简介：我是一名Unity游戏开发工程师，皮皮是我养的猫，会讲人话，它接到了喵星的特殊任务：学习编程，学习Unity游戏开发。
于是，发生了一系列有趣的故事。

10.1 流浪喵星

2020年，喵星所在的拉姆达星系中，巨大的鲁特恒星即将毁灭，已经不适合喵星人生存，面对绝境，喵星人开启了 “流浪喵星” 计划，试图带着喵星一起逃离拉姆达星系，寻找喵星人新的家园。
然而，喵星在靠近纳美星的时候被强大的引力吸住，马上就要撞上去了，情况十分危急。
皮皮：“呼叫铲屎官，呼叫铲屎官，只剩最后1分钟了。”
我：“请点燃纳美星！”
皮皮：“来不及了。”
我：“以下是命令：活下去！”

皮皮：“奇迹出现了，喵星直接穿透了纳美星。”

10.2 碰撞的必要条件

皮皮：“铲屎官，你刚刚是怎么做到的？”
我：“最后关头，我将纳美星的碰撞器禁用了，避免了这次物理碰撞。”

Unity3D内置物理引擎，可以模拟物理效果。典型的一个物理效果就是碰撞。
两个物体发生物理碰撞的必要条件是：两个物体都带有Collider（碰撞器）组件，其中一个物体带有Rigidbody（刚体）组件，并且是运动的物体带有Rigidbody组件。

10.2.1 Collider，碰撞器组件

Collider，即碰撞器。Unity中提供了各种形状的碰撞器组件。点击AddComponent，可以看到如下的各种碰撞器组件，这些碰撞器组件名字带2D的都是继承自Collider2D类，名字没带2D的都继承自Collider类，一般3D物体的使用Collider碰撞器，2D物体使用Collider2D碰撞器。

我们通过3D Object菜单创建的几何体都默认带了相应的碰撞器组件。

比如创建球体Sphere，它会自带球形碰撞器组件Sphere Collider。

10.2.2 Rigidbody，刚体组件

Rigidbody，刚体组件，刚体能让你的游戏对象被物理引擎所控制，它能通过受到推力和扭力来实现真实的物理表现效果。

我们可以通过给刚体施加一个力来改变一个它的运动状态：

// 获取刚体组件
Rigidbody rigidBody = gameObject.GetComponent<Rigidbody>();
// 给刚体一个向量为(1, 0, 0)的力
rigidBody.AddForce(new Vector3(1, 0, 0));

刚体受到力的作用，会改变运动状态。假设初始状态是禁止的，那么施加一个力之后，刚体会动起来。动起来的速度与刚体受到的力成正比，与刚体的质量成反比。
Rigidbody的Mass属性就是刚体的质量。

使用代码设置刚体的质量：

// 设置刚体的质量为1
rigidBody.mass = 1;

我们要可以直接给刚体设置速度：

// 给刚体设置速度
rigidBody.velocity = new Vector3(1, 0, 0);

另外，还可以设置角速度：

// 给刚体设置角速度
rigidBody.angularVelocity = new Vector3(0, 1, 0);

有了角速度，物体就会开始旋转。

刚体的运动状态还会受到空气阻力的影响，Rigidbody的Drag属性就是刚体的空气阻力，默认为0，即空气阻力为0。

通过代码设置刚体的空气阻力：

// 设置刚体的空气阻力为0
rigidBody.drag = 0;

物体的旋转受到角阻力Angular Drag的影响。

通过代码设置刚体的角阻力：

// 设置刚体的角阻力为0.05f
rigidBody.angularDrag = 0.05f;

皮皮拿过鼠标，点击AddComponent，添加了刚体组件。

刚体的属性如下：

点击运行Unity。

皮皮：“怎么回事呀？球体直接垂直往下掉了。”
我：“因为Rigidbody有个Use Gravity属性，意思就是是否使用重力，默认是勾选着的，所以球体就受到重力作用直接垂直往下掉了。”

去掉Use Gravity的勾选，移动球体，可以产生碰撞了，不过如果移动速度快一点，还是可以穿过去。

皮皮：“这又是怎么回事呀？”
我：“因为我们是强行拖拉来移动刚体物体的，并不是由物理引擎来驱动移动，刚体的碰撞检测不是连续的。另外，被撞的物体是一个静态碰撞器，我们这样强行拉着刚体移动，只要速度稍快一些就会出现穿透现象。”
皮皮：“你解释一个问题，中间又引入了新的概念，什么是静态碰撞器？”

10.3 碰撞器类型

10.3.1 Static Collider，静态碰撞器

静态碰撞器是指只挂了Collider而没挂Rigidbody的游戏对象。这类对象会保持静止或者很轻微的移动。这类碰撞器被刚体碰撞后不会移动。
皮皮：“难怪刚刚被撞的另一个球不会动，因为它是一个静态碰撞器。”

10.3.2 Rigidbody Collider，刚体碰撞器

刚体碰撞器是指既挂了Collider又挂了Rigidbody的游戏对象。运动的刚体碰撞器可以与静态碰撞器发生碰撞，两个刚体碰撞器之间也可以发生碰撞。如果刚体碰撞器禁止不动，强行移动静态碰撞器去碰刚体碰撞器，此时并不会发生碰撞，因为禁止的刚体碰撞器会进入休眠状态。

10.3.3 Kinematic Rigidbody Collider，运动学刚体碰撞器

运动学刚体碰撞器是指在刚体碰撞器的基础上，激活了Kinematic的游戏对象。
要移动这类游戏对象，要修改它的Transform组件（坐标或角度），而不能通过力。

我：“运动学刚体碰撞器是个非常懒惰和霸道的家伙，它不受力、重力或扭矩的影响，它去碰别人，它自己不会受到反作用力。所以你可以把运动学刚体碰撞器看成一个所向披靡的碰撞器，谁遇到它都不是对手。”
皮皮：“那如果两个运动学刚体碰撞器相互碰撞会怎样？”
我：“谁也不让谁，直接穿透过去。”

10.4 碰撞事件

在MonoBehavior脚本中，我们可以通过OnCollisionEnter、OnCollisionStay、OnCollisionExit来处理收碰撞事件。其中collision参数是对方的碰撞器对象，脚本挂在两个碰撞体上都可以触发OnCollisionXXX。

private void OnCollisionEnter(Collision collision)
{Debug.Log("碰撞进入");
}private void OnCollisionStay(Collision collision)
{Debug.Log("碰撞中");
}private void OnCollisionExit(Collision collision)
{Debug.Log("碰撞结束");
}

10.5 触发器事件

有时候我们并不想产生物理碰撞的效果，但是又想检测碰撞器之间的碰撞事件，这个时候就可以使用触发器。
触发器其实是碰撞器，只是勾选了Is Trigger。
在MonoBehavior脚本中，我们可以通过OnTriggerEnter、OnTriggerStay、OnTriggerExit来处理收碰撞事件。

private void OnTriggerEnter(Collider other)
{Debug.Log("触发进入");
}private void OnTriggerStay(Collider other)
{Debug.Log("触发中");
}private void OnTriggerExit(Collider other)
{Debug.Log("触发结束");
}

想要产生触发器事件，两个碰撞器中至少要有一个勾选了Is Trigger，并且其中一个要带Rigidbody组件。
皮皮：“触发器有什么应用吗？看起来不知道用在哪里。”
我：“举个简单的例子，你走近一个门的时候，要触发播放开门的动作，那么门就可以弄成触发器。门的碰撞体可以稍微调大一点，这样人就可以提前碰到触发器，触发开门动作。”

10.6 射线碰撞检测

皮皮：“可不可以实现一个鼠标拖动物体的功能，这样就可以直接用鼠标拖动喵星逃离兰姆达星系啦。”
我：“可以呀，原理很简单，点击鼠标左键，从摄像机的位置往里发射射线，检测到碰撞，则把碰撞体缓存到一个对象中，移动鼠标的时候，把鼠标坐标转成世界坐标赋值给刚刚的物体，实现鼠标抓取物体移动的效果，鼠标松开时，释放缓存对象。”

Demo工程如下，把下文的TouchAndMoveObj .cs脚本挂在某个GameObject即可，比如挂在Main Camera上。

运行效果：

TouchAndMoveObj .cs脚本代码如下：

using UnityEngine;public class TouchAndMoveObj : MonoBehaviour
{private Transform m_targetTrans;private Camera cam;private float m_posZ;private void Start(){cam = Camera.main;}private void Update(){// 鼠标左键按下if (Input.GetMouseButtonDown(0)){Ray ray = cam.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);RaycastHit hit;if (Physics.Raycast(ray, out hit, 100)){// 缓存射线碰撞到的物体m_targetTrans = hit.transform;// 缓存物体与摄像机的距离m_posZ = m_targetTrans.position.z - cam.transform.position.z;}}// 鼠标左键抬起if (Input.GetMouseButtonUp(0)){// 释放碰撞体缓存m_targetTrans = null;}// 鼠标按住中if (null != m_targetTrans && Input.GetMouseButton(0)){// 鼠标的屏幕坐标转成世界坐标// 由于鼠标的屏幕坐标的z轴是0，所以需要使用物体距离摄像机的距离为z周的值var targetPos = cam.ScreenToWorldPoint(new Vector3(Input.mousePosition.x, Input.mousePosition.y, m_posZ)); ;// 让物体的坐标跟着鼠标走m_targetTrans.position = targetPos;}}
}

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