Unity3D | FPS游戏_人物相关
这次报名参加了训练营，初次尝试Unity3D的游戏开发，很庆幸的是有老师很详细的指导，拖了一些时间，也总算完成了。依照惯例，继续来写总结，同时这次几乎上学到的都是新知识，在不熟悉的前提下，还比较复杂散碎，相互之间的关联还是比较密切的，之前实现都是比较简单，尽管有联系，每个知识单独拿出来记录也是可以的。所以说这次的知识有可能会来回跳转，最后呢，有什么不妥多多担待
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- 思路
-
- 有限状态机
- 射线检测
- 协程
- 实现
-
- 后坐力
- 瞄准
- 射击效果
- 问题/解决方法/小技巧
简单的介绍一下游戏，和普遍的FPS游戏类似，玩家可以左键开火攻击敌人，每次射击造成的伤害固定，子弹小于当前弹匣子弹上限可以换弹，备用子弹数量有限，玩家生命值100。
在人物的模型以及控制上，直接使用老师的预制体，很感谢老师，着实省了很大是功夫。射击的方面，并不是采用的真实的子弹，而是利用射线检测，实例化弹坑，模拟出射击的效果；按住鼠标右键会有瞄准的功能；通过人物相机视角的变化，模拟出后坐力的效果；最主要的其实还是有限状态机的状态转换，这是这次最核心的技术。
思路
有限状态机
网上总结有限状态机的定义：
- 有限个状态，且状态间存在转移关系
- 某个时间点，有且仅有一个状态存在
实现有限状态机，需要清楚“状态-行为-转换”，根据此次训练实际内容，具体实现为一下三步
1.定义有限状态列表（状态）
首先枚举，列出所有的状态，之后定义状态函数，在这一步的状态中，可以改变控制动画播放的条件，这样之后状态转换，首先考虑的就是动画改变播放。
[SerializeField] private PlayerState playerState;
//当某个状态切换时，进行该状态的初始化
public PlayerState PlayerState
{
get => playerState;
set
{
playerState = value;
switch (playerState)
{
case PlayerState.Idle:
animator.SetBool("Shoot", false);
animator.SetBool("Reload", false);
FirePoint.gameObject.SetActive(false);
break;
case PlayerState.Shoot:
if (curr_BulletNum > 0)
{
Shoot();
}
//没有子弹，判断备用子弹
else
{
if (standby_BulletNum > 0 && curr_BulletNum < curr_MaxBulletNum)
{
PlayerState = PlayerState.Reload;
}
else
{
PlayerState = PlayerState.Idle;
}
}
break;
case PlayerState.Reload:
FirePoint.gameObject.SetActive(false);
PlayAudio(1);
animator.SetBool("Shoot", false);
animator.SetBool("Reload", true);
break;
}
}
}
2.定义Update中的状态函数（行为）
每次渲染新的一帧时，会执行一次Update()，这样可以在Update()中调用状态的刷新函数StateForUpdate()，这样会尽可能快的告诉机器状态转换的信号，从而执行状态的行为函数
void Update()
{
StateForUpdate();
}
void StateForUpdate()
{
switch (playerState)
{
case PlayerState.Idle:
if (Input.GetMouseButton(0) && canShoot)
{
PlayerState = PlayerState.Shoot;
return;
}
if(Input.GetKeyDown(KeyCode.F)
&& curr_BulletNum==1
&& standby_BulletNum==300)
{//彩蛋
HP=999;
curr_MaxBulletNum=300;
standby_MaxBulletNum=9999;
curr_BulletNum=curr_MaxBulletNum;
standby_BulletNum=standby_MaxBulletNum;
//更新HPUI
UI_MainPanel.instance.UpdateHp_Text(HP);
//更新子UI
UpdateBulletUI();
}
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.R)
&& standby_BulletNum > 0
&& curr_BulletNum < curr_MaxBulletNum)
{
PlayerState = PlayerState.Reload;
}
if (Input.GetMouseButtonDown(1))
{
StartAim();
}
if (Input.GetMouseButtonUp(1))
{
StopAim();
}
break;
case PlayerState.Shoot:
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.R)
&& standby_BulletNum > 0
&& curr_BulletNum < curr_MaxBulletNum)
{
CancelInvoke("ReShootCD");
canShoot = true;
PlayerState = PlayerState.Reload;
}
break;
case PlayerState.Reload:
if (animator.GetCurrentAnimatorClipInfo(0)[0].clip.name == "Replace"
&& animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0).normalizedTime >= 1)
{
//填充子弹
int want = curr_MaxBulletNum - curr_BulletNum;
if ((standby_BulletNum - want) < 0)
{
want = standby_BulletNum;
}
standby_BulletNum -= want;
curr_BulletNum += want;
UpdateBulletUI();
PlayerState = PlayerState.Idle;
}
break;
}
}
3.状态转换（转换）
设定一些状态转换的条件，使多个状态之间可以形成循环，这个就需要根据实际情况考虑，可以在不同的地方实现状态的转换。根据此次训练项目，个人总结有以下两个需要注意的地方
- 在状态机的定义函数中（第一步函数），不适合进行状态的转移，违背了状态机的意义
- 特殊的终点状态，即Dead状态，进入到这个状态后，不会再发生任何的状态转换。主要体现在敌人方面，因为敌人采用的是对象池，这种终点状态会影响下次的使用。
状态机的状态，同样也控制当前动画的播放，有特殊的，不允许被打断的动画，在动画未完整播放完成之前，状态不可以转换，例如Reload状态。可以在当前状态下加入判断代码（因为在后续的通用性比较高，记录），以下为代码示例
case PlayerState.Reload:
if (animator.GetCurrentAnimatorClipInfo(0)[0].clip.name == "Replace"
&& animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0).normalizedTime >= 1)
{
//填充子弹
}
break;
在这里主要解释两个条件：
①动画状态机当前动画片段信息的名称
②动画状态机当前动画状态信息的序列化时间，标准的数值[0,1]，0表示刚开始播放或者未播放，1表示播放完毕，如果播放多遍，该值会持续上涨
两个条件同时存在，目的是精确的控制希望的动画进行完整的播放
如果只有后者条件，以射击为例子，射击的动画时间短，有可能会播放多次，但是从Shoot状态切换到Relaod状态，并不会立即播放换弹动画。这样一来，虽然满足了播放次数>=1的条件，但是，换弹动画并没有播放
射线检测
射线的有关应用，在射击状态的行为函数中，在这里解释一下射线的产生和应用
Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
if (Physics.Raycast(ray, out RaycastHit hitInfo, 1500f))
{
//射击效果
}
1.camera.ScreenPointToRay()
返回从摄像机通过屏幕点的光线
2.Input.mousePosition
屏幕点：当前鼠标在像素坐标中的位置。屏幕空间以像素定义，屏幕左下角为(0,0),右上角是(pixelWidth-1,pixelHeight-1)
3.Physics.Raycast(ray, out RaycastHit hitInfo, 1500f)
投射光线，射出最大距离为1500，获取光线对抗碰撞体的信息hitinfo。返回值为bool类型
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out RaycastHit hitinfo从光线投射中获取的结构信息，hitinfo，之后进入判断，其游戏项目的标签是否为敌人标签“Zombie”，如果为true，
①示例化弹坑预制体，
②设置弹坑朝向为摄像机，
③将预制体弹坑作为子项目添加到hitinfo项目下，
④添加僵尸逻辑（对僵尸造成伤害）；
否则的话，再进行判断，（因为光线投射的原点，在人物的碰撞体内部），hitinfo的碰撞体所属游戏项目不是本身，这样就排除了上述特殊情况，再重复步骤，
①示例化弹坑预制体，
②设置弹坑朝向为摄像机，
③将预制体弹坑作为子项目添加到hitinfo项目下，实现对场景碰撞体造成弹坑的情况
协程
因为我也是在学习过程中第一次接触协程，查阅了很多文章之后，才略懂一二，这边建议直接去看原文作者，讲解的非常到位，其中的Unity脚本生命周期官方文档图片中，除了给出了协程在脚本中的执行顺序，也涵盖了全部的函数执行顺序，个人实际理解使用，非常适合找逻辑bug。
①
版权声明：本文为CSDN博主「做一只会飞的猪」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/beihuanlihe130/article/details/76098844.
②
版权声明：本文为CSDN博主「侯老夫子」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接: https://blog.csdn.net/weixin_43872954/article/details/86553991.
实现
后坐力
主要通过摄像机视角的随机移动，以及回归，来模拟后坐力的实现，细节优化的方面，可以调整准星的尺寸，并且使用Time.deltime添加一个过渡的过程，使其更加平滑自然。因为使用的是官方的第一人称模型素材，自带有FirstPersonCharacter脚本，在其中找到控制视角旋转的函数，使每次射击的同时，开启一个后坐力的协程，在视角旋转的x轴和y轴上，随机添加一个改变的值，在协程中的yield return可以有两中使用方法，①yield return new WaitForSeconds():通过一段指定的时间延迟之后继续执行，在所有Update函数完成调用的那一帧之后。这样的话，因为有帧率变化的情况存在，每一段指定时间内的帧率可能有所不同，摄像机的抖动也会更加变化，随机
②yield return 6;（任意数字）下六帧后在执行后续代码。这样每次射击的后坐力都很稳定。
下面是FirstPersonCharacter的挂载脚本中，有关视角旋转的函数
//FirstPersonController.cs
private MouseLook m_MouseLook;
//补充逻辑
public float yRotOffset { get { return m_MouseLook.yRotOffset; }set { m_MouseLook.yRotOffset = value; } }
public float xRotOffset { get { return m_MouseLook.xRotOffset; }set { m_MouseLook.xRotOffset = value; } }
//
m_MouseLook.LookRotation (transform, m_Camera.transform);
//MouseLook.cs
float yRot = CrossPlatformInputManager.GetAxis("Mouse X") * XSensitivity;
float xRot = CrossPlatformInputManager.GetAxis("Mouse Y") * YSensitivity;
//补充逻辑
yRot += yRotOffset;
xRot += xRotOffset;
//
瞄准
通过控制两个部分，实现瞄准的功能：
- 移动武器模型的位置
- 调整摄像机的Field of View
实现的过程为：在Idle状态，按下鼠标右键保持，开启打开瞄准协程，松开鼠标右键，开启关闭瞄准协程，在这边需要注意的一点：玩家可能多次连续按下右键，会导致瞄准协程重复多次开启，多个瞄准协程同时存在的情况。 （在敌人相关的脚本中也会遇到相同的问题）为此需要在开启协程之前，先执行关闭协程。细节优化方面，瞄准过程中添加平滑过渡，以模型的localPosition（武器模型是第一人称相机下的子项目，Position会改变其世界坐标）为例子，每次变化都以Time.delTime为单位，最后会产生微小的偏差，不会恰好到达预期位置，可以执行一次标准化代码（提前测量目标位置的localPositin，直接赋值）
//开始瞄准
void StartAim()
{//玩家有可能连续按下右键
StopCoroutine("DoStartAim");
StartCoroutine("DoStartAim");
}
void StopAim()
{
StopCoroutine("DoStopAim");
StartCoroutine("DoStopAim");
}
//瞄准
IEnumerator DoStartAim()
{
Vector3 pos = weapon.transform.localPosition;
while (pos.x > 0)
{
pos.x -= Time.deltaTime * 3;
weapon.transform.localPosition = pos;
yield return null;
}//循环结束不会刚好归零，会存在很小的偏差
//坐标过度完成立马执行归零
pos.x = 0;
weapon.transform.localPosition = pos;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
yield return null;
foreach (Camera camera in cameras)
{
camera.fieldOfView -= 5; ;
}
}
}
//停止瞄准
IEnumerator DoStopAim()
{
Vector3 pos = weapon.transform.localPosition;
while (pos.x < 0.386f)
{
pos.x += Time.deltaTime * 3;
weapon.transform.localPosition = pos;
yield return null;
}//循环结束不会刚好归零，会存在很小的偏差
//坐标过度完成立马执行归零
pos.x = 0.386f;
weapon.transform.localPosition = pos;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
yield return null;
foreach (Camera camera in cameras)
{
camera.fieldOfView += 5;
}
}
}
射击效果
1.射击火花效果
将预制体的枪口火花粒子效果，添加到枪口模型下为子项目，并且在射击表现的代码中，SetActive(true);在每次射击之后，会切换到Idle状态，这样再SetActive(false);通过状态转换条件判断，从而形成一个状态的循环
**粒子效果中的Stop Action选择Destory
2.屏幕准星
创建Canvas，创建Image作为子项目，Anchor presets按住Alt将其设置为center-middle，拖入准星的图片。在每次开枪，启动后坐力的协程中，可以通过图片尺寸逐渐加减（例如：scale.x+=Time.deltaTime;），来模拟准星缩放
**在Canvas中，Canvas->Reference Resolution，设定1920X1080可以锁定尺寸
3.玩家换弹以及弹匣
在上面Reload的状态中的判断条件内，实现填充子弹的过程。在各处进入Reload状态之前也要进行判断：①当前的后备子弹数大于0②当前弹匣子弹数小于弹匣子弹最大值（满弹时不进行换弹）
if (animator.GetCurrentAnimatorClipInfo(0)[0].clip.name == "Replace"
&& animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0).normalizedTime >= 1)
{
//填充子弹
int want = curr_MaxBulletNum - curr_BulletNum;
if ((standby_BulletNum - want) < 0)
{
want = standby_BulletNum;
}
standby_BulletNum -= want;
curr_BulletNum += want;
//更新子弹UI
UpdateBulletUI();
PlayerState = PlayerState.Idle;
}
问题/解决方法/小技巧
1.地形材质丢失
不明白什么原因，在导入素材资源包的之后，拖入环境预制体，地形的一大片地方是白色的，在Scenes文件下也没有NewLayer。之后的解决方法是，在环境预制体下，找到Terrain，并且选中Terrain组件下的笔刷按钮（Paint Terrain），下拉选择Paint Texture，
这个时候在Terrain Layers下有两种情况：
①有许多的空白层；将所有都删除之后，点击Edit Terrain Layer ->Create Layer，选择想要的材质
②没有Layer；直接点击Edit Terrain Layer，同上步骤
2.武器穿模问题
这里用到了一个取巧的方法，就是修改图层。首先说明，在FirstPersonCharacter下已经添加相机，同时新建子项目Camera作为专门渲染武器的相机。
- 首先为武器新建添加图层为Weapon，在Camera中选择Clear Flags -> Depth only（默认是Sky Box，表示屏幕的未绘制部分是空的，则会显示为天空盒，修改之后为只显示深度）
- 在Culling Mask（剔除遮罩）中选择Weapon层，同时，为了使其显示在其他相机视角的顶部，在下面的Depth设置为1
- 回到FirstPersonCharacter的Camera组件下，在Culling Mask 中取消勾选Weapon（默认是Everything），这样就不会出现两把武器的问题，同时将其Depth改为0
这样的话，即使在游戏世界中，武器已经发生了穿模的情况，但在玩家视角中，由于武器处在最顶层的缘故，武器模型仍然会完整的显示出来。
3.帧数波动严重
Application.targetFrameRate = 60;//Start()
在测试过程中，使帧率尽可能贴近在60帧左右
4.射线可视化
Debug.DrawRay(GameObject.Find("FirstPersonCharacter").transform.position,-Input.mousePosition,Color.red);
Debug.DrawRay(Vector3 射线起点,Vector3 射线方向,Color color)
根据两点一线的原理，将射线可视化为设置颜色