Unity | FPS 第一人称视角的人物控制

FPS movement in Unity (youtube)

Two ways to create Character
这里只介绍第一种，使用人物控制组件Character Controller 制作

做一个FPS需要注意的所有问题

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0 准备工作

创建Character Controller 组件

创建一个空对象 First Person Player，加入 Character Controller 组件，设置 radius 和 height（胶囊的半径和高度）

设置相机，将 Main Camera 相机移动到 First Person Player 中

为了更好地看到效果，在空对象下挂载子对象cylinder，移动位置，让相机在物体内（这样视野中不会看到 cylinder ）

（灰色部分之后会用到，可以先不用管）

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1 Camera 视角移动

首先分析一下鼠标的移动对于视角的影响

鼠标在屏幕的两个方向 X/Y 上移动
X 方向控制左右旋转，Y 方向控制上下旋转

*注意，上下的视角移动限制在一定角度内
使用 Mathf.Clamp 完成

获取鼠标的移动输入

在导航栏 edit -> project settings -> input 中查看鼠标左右移动对应的输入名称

在First Person Player上创建脚本 MouseLook.cs

Camera 脚本设置

variables 变量设置

public float mouseSensitivity = 100f;
public Transform playerBody;
float xRotation = 0f;

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获取鼠标的移动
float mouseX = Input.GetAxis("Mouse X")
float mouseY = Input.GetAxis("Mouse Y")

设置鼠标灵敏度
public float mouseSensitivity = 100f

获取 FirstPersonPlayer 的 transform 组件（相机为子对象，跟随人物旋转视角 ）

修改后：

float mouseX = Input.GetAxis("Mouse X") * mouseSensitivity * Time.deltaTime;
float mouseY = Input.GetAxis("Mouse Y") * mouseSensitivity * Time.deltaTime;

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左右方向转动

变量设置
public Transform playerBody;
绑定为 First Person Player

*注意，不是Camera，相机为子对象，随人物移动，不需要再移动相机
（Vector3.up 为竖直向上的单位向量）

playerBody.Rotate(Vector3.up * mouseX);

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上下方向转动

设置基于 X 轴的转动（X对应左右，Y对应垂直，Z对应前后，需要在YOZ平面移动，所以对应X）
float xRotation = 0f ; //初始角度为0f

xRotation -= mouseY;
xRotation = Mathf.Clamp(xRotation, -90f, 90f);// limit the angle
transform.localRotation = Quaternion.Euler(xRotation, 0f, 0f);

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设置鼠标锁定不可视的效果

void Start(){
	Cursor.lockState = CursorLockMode.Locked;
}

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完整版

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MouseLook : MonoBehaviour
{

    public float mouseSensitivity = 100f;

    public Transform playerBody;

    float xRotation = 0f;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        // lock and hide the cursor
        Cursor.lockState = CursorLockMode.Locked;
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float mouseX = Input.GetAxis("Mouse X") * mouseSensitivity * Time.deltaTime;
        float mouseY = Input.GetAxis("Mouse Y") * mouseSensitivity * Time.deltaTime;

        xRotation -= mouseY;
        xRotation = Mathf.Clamp(xRotation, -90f, 90f);// limit the angle

        // rotate the camera within Y axis
        transform.localRotation = Quaternion.Euler(xRotation, 0f, 0f);
        // rotate the player within X axis
        playerBody.Rotate(Vector3.up * mouseX);
    }
}

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2 PlayerMovement 人物移动

首先，默认方向键对应的名称及数值如下，可以在 Edit -> Project Settings -> Input Manager 中查看

First Person Player 添加脚本 PlayerMovement.cs

public class PlayerMovement : MonoBehaviour
{
    public CharacterController controller;

    public float speed = 12f;
    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float x = Input.GetAxis("Horizontal");
        float z = Input.GetAxis("Vertical");

        //Vector3 move = new Vector3(x, 0f, z);// × global movement, we dont want
        Vector3 move = transform.right * x + transform.forward * z;// move along the local coordinates right and forward

        controller.Move(move * speed * Time.deltaTime);
    }
}

*注意，移动需要沿着玩家当前的位置进行移动
所以需要获取当前物体的局部坐标系对应世界坐标的方向向量

常用的三个：

• transform.right
• transform.forward
• transform.up

Vector3 move = transform.right * x + transform.forward * z;

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stairs

调整 step offset，代表能踏上距离地面多高范围内的台阶

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测试

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Gravity 重力模拟

重力影响下的速度和位移的曲线图

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variables 变量设置

public Transform groundCheck;
public float groundDistance = 0.4f;// radius
public LayerMask groundMask;

bool isGrounded;

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重力对 y 方向上速度的影响

在地面上我们不希望有任何 y 方向的速度，所以在接触地面时要清空 y 方向上的速度

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GroundCheck 用来监测地面的空对象

在人物的最下方，添加一个空对象，用来监测与地面距离

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CheckSphere

Physics.CheckSphere 用来监测一定距离内是否有 collider

可以探测物体是否接触地面，这时候就要用到 GroundCheck

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CheckSphere(position, radius, mask)

Returns true if there are any colliders overlapping the sphere defined by position and radius in world coordinates.

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Ground Mask

添加一个层级蒙版变量，用来检测接触到的物体是否为地面而非其他物体

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添加和修改层级

修改地面物体的层级，应用于所有子对象

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设置脚本的 Ground Mask 为 Ground

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Jump

最后加上跳跃的效果

跳跃高度与速度的物体公式为
$$v=\sqrt{2hg}$$
由于设置了重力为负，所以修改为
$$v=\sqrt{-2hg}$$

variables 设置变量

public float jumpHight = 2f;// 跳跃高度

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脚本设置

jump

if(Input.GetButtonDown("Jump") && isGrounded)
{
    velocity.y = Mathf.Sqrt(-2f * jumpHight * gravity);
}

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最后再检查一遍脚本的对象挂载

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测试

完成！

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Pro 提升

真实情况下，一般人物在空中是无法左右移动的，所以人物在空中时，加上对左右移动的限制效果

限制人物空中改变方向

将 Vector3 move 设置为类成员变量，只有接触到地面才能改变方向

float x = Input.GetAxis("Horizontal");
float z = Input.GetAxis("Vertical");

if(isGrounded)
{
    move = transform.right * x + transform.forward * z;
}
controller.Move(move * speed * Time.deltaTime);

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测试

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小结

使用 CharacterController 控制人物移动，需要划分 视角移动 以及 人物移动

视角移动

视角的上下旋转为相机的自我旋转，限定一个范围 [-90,90]
左右旋转为人物的旋转，相机随人物旋转

人物移动

人物方向移动依靠 Horizontal 和 Vertical 方向键控制
需要注意坐标轴为局部坐标轴 transform.right transform.forward

重力根据重力公式修改 velocity.y 的速度，需要检测地面，在人物底面添加 CheckGround 空对象来探测

跳跃根据公式模拟，修改物体速度即可