Unity即时战略/塔防项目实战（一）——构造网格建造系统

Unity即时战略/塔防项目实战（一）—— 构造网格建造系统

效果展示

Unity RTS游戏网格建造系统

实现原理

地形和格子划分，建造系统BuildManager构建

地形最终需要划分成一个一个的小方格，首先定义一下小方格：

private struct MapCellNode
{
    public float height;		// 格子的中心高度
    public float steepness;		// 格子的梯度
    public Building current;	// 格子中存储的建筑
}

将地图分成m*n的小个子，用一个二维数组容纳这些格子，并对这些格子进行初始化：

// 盛放格子的容器
private static MapCellNode[,] mapCells;

// 初始化格子，并计算每个格子的高度和坡度
private void InitMapCells()
{
    var terrainData = _terrain.terrainData;
    int gridWidth = (int)(terrainData.bounds.size.x / cellSize.x);
	int gridHeight = (int)(terrainData.bounds.size.z / cellSize.y);
    
    mapCells = new MapCellNode[gridWidth, gridHeight];
    for (int i = 0; i < gridWidth; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < gridHeight; ++j)
        {
            mapCells[i, j].current = null;
            
            var center = GetCellLocalPosition(i, j);
            mapCells[i, j].height = center.y;
            var steepness = terrainData.GetSteepness(center.x / terrainData.size.x, center.z/terrainData.size.z);
            mapCells[i, j].steepness = steepness;
        }
    }
}

定义建造系统的一些API方便在其他地方使用：

// 根据格子索引，获取格子中心点的本地坐标
public static Vector3 GetCellLocalPosition(int w, int h)
{
    Vector3 withoutHeight = new(w * cellSize.x + cellSize.x * 0.5f, 0, h * cellSize.y + cellSize.y * 0.5f);
    return GetTerrainPosByLocal(withoutHeight);
}

// 根据格子索引，获取格子中心点的世界坐标
public static Vector3 GetCellWorldPosition(int w, int h)
{
    return Instance.transform.TransformPoint(GetCellLocalPosition(w, h));
}

// 计算地图上的本地坐标点，所属网格的索引
public static (int, int) GetCellIndexByLocalPosition(Vector3 local)
{
    return ((int)(local.x / Instance._cellSize.x), (int)(local.z / Instance._cellSize.y));
}

// 计算地图上的世界坐标点，所属网格的索引
public static (int, int) GetCellIndexByWorldPosition(Vector3 world)
{
    return GetCellIndexByLocalPosition(Instance.transform.InverseTransformPoint(world));
}

// 根据给定的格子区域（起始格子索引、宽度和高度），计算区域内所有格子的平均高度
public static float GetGridAverageHeight(int sx, int sy, int w, int h)
{
    float height = 0;
    int count = 0;
    for (int x = sx; x < sx+w; ++x)
    {
        if( x < 0 || x >= gridSize.x)
            continue;
        for (int y = sy; y < sy + h; ++y)
        {
            if( y < 0 || y >= gridSize.y)
                continue;
            height += mapCells[x, y].height;
            ++count;
        }
    }

    if (count > 0)
        return height / count;
    return 0;
}

PreBuilding 和“开始建造”

由于一次只能建造一个建筑，因此，当开始建造时，首先持有待建造的物体，用current来保存待建造的物体。

// 开始建造，根据id查询待建物，并持有它。
public static void TakeBuilding(string id)
{
    if (!Instance.preBuildings.TryGetValue(id, out PreBuilding pb))
        return;
    BeginBuild(pb);
}

// 准备建造指定的建筑物
private static void BeginBuild(PreBuilding pb)
{
	// 让待建物准备建造（重置待建物的材质参数等）
    pb.BeginBuild();
    currentBuilding = pb;
    
    // 在待建物周围绘制方格线
    Instance.buildLineDrawer.gameObject.SetActive(true);
    Transform trans = Instance.buildLineDrawer.transform;
    trans.SetParent(currentBuilding.transform);
    trans.localPosition = projectorOffset - currentBuilding.AlignToCellOffset();

	// 如果待建物是具有攻击范围或影响范围的，则显示范围指示器并设置半径为待建物的影响范围
    if (currentBuilding.canAttack)
    {
        Instance.attackCircel.gameObject.SetActive(true);
        Instance.attackCircel.SetRadius(currentBuilding.AttackRadius);
        trans = Instance.attackCircel.transform;
        trans.SetParent(currentBuilding.transform);
        trans.localPosition = projectorOffset;
    }
}

然后就是建造检测逻辑：

private void Update()
{
    // 不在建造状态就返回
    if (currentBuilding is null || currentBuilding.IsBuilding)
    {
#if DEBUG_MOD
        DisplayDebugInfo();
#endif
        return;
    }

    // 按下右键就取消建造
    if (Input.GetMouseButtonDown(1))
    {
        CancelBuild();
        return;
    }
    
    // 不在UI上才建造
    if (EventSystem.current.IsPointerOverGameObject())
    {
        if (!Cursor.visible)
            Cursor.visible = true;

        return;
    }

    // 获取建造点
    if (!Physics.Raycast(mainCamera.ScreenPointToRay(Input.mousePosition), out RaycastHit hit, 100f,
            groundLayer.value))
    {
        if (!Cursor.visible)
            Cursor.visible = true;
        return;
    }

    if (Cursor.visible)
        Cursor.visible = false;
    
    // 按下R键就旋转待建物（换个朝向）
    if (Input.GetKeyDown(KeyCode.R))
        currentBuilding.NextRotation();

    // 获取地图格子索引
    var (x, y) = GetCellIndexByWorldPosition(hit.point);

	// 尝试放入待建物，如无法放置返回false
    if (currentBuilding.CheckBuildingIndexPosOnGrid(x, y))
    {
        // 按下左键，准备结束建造
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            PrepareEndBuild();
        }
    }
}

检测能否放置在当前位置的方法如下：

public bool CheckBuildingIndexPosOnGrid(int x, int y)
{
    bool canBuild = true;

	// 根据朝向计算当前占用格子的宽度和高度
	// 比如：一个建筑物南北朝向放置时占用3*2个格子，但是东西朝向放置时将占用2*3个格子。
    var (w, h) = GetRealSizeWithDir();
    
    int dx = (w - 1) / 2;
    int dy = (h - 1) / 2;
    int sx = x - dx;
    int sy = y - dy;

	// 获取所占格子的平均地形高度
    float aheight = BuildManager.GetGridAverageHeight(sx, sy, w, h);

    string info = "超出范围";
    
    for (int px = sx; canBuild && px < sx + w; ++ px)
    {
    	// 判定x方向是否超出地图边界
        if (px < 0 || px >= BuildManager.gridSize.x)
        {
            canBuild = false;
            break;
        }
        for (int py = sy; py < sy + h; ++py)
        {
        	// 判定z方向是否超出地图边界
            if (py < 0 || py >= BuildManager.gridSize.y)
            {
                canBuild = false;
                break;
            }

			// 判定所占用的格子上是否已经存在其他建筑
            if (BuildManager.GetBuildingWithCell(px, py) is not null)
            {
                canBuild = false;
                info = "已存在其他建筑";
                break;
            }

			// 判定格子地形高度与平均高度是否相差太多
            if (Mathf.Abs(aheight - BuildManager.GetCellHeight(px, py)) > 0.2f)
            {
                canBuild = false;
                info = "地形不平";
                break;
            }

			// 判定格子坡度是否太陡
            if (BuildManager.GetCellStepness(px, py) > 3f)
            {
                canBuild = false;
                info = "坡度太陡";
                break;
            }
        }
    }

	// 根据格子索引，获取世界坐标，并将其对齐到网格
	// AlignToCellOffset意义为：假设待建物体的中心点在物体的几何中心，那么，如果所占格子尺寸为奇数，
	// 则建筑是对称的，偏移为0；如果所占格子尺寸为偶数，则该建筑不是对称的，需要偏移半个单元格。
    var pos = BuildManager.GetCellWorldPosition(x, y) + AlignToCellOffset();

	// 如果能够在此处建造，则设置索引，并设置待建物材质为“绿色”，否则设置为“红色”。
    if (canBuild)
    {
        _indexPos.x = sx;
        _indexPos.y = sy;
        _indexPos.width = w;
        _indexPos.height = h;
        preMaterial.SetColor(CommDefine.PrebuildColor, BuildManager.preBuildNormalColor);                
    }
    else
    {
        preMaterial.SetColor(CommDefine.PrebuildColor, BuildManager.preBuildBadColor);
        InfoTips.Display(info, pos, 1.2f );
    }

	// 设置待建物的世界坐标
    transform.position = pos;
    return canBuild;
}

当按下鼠标，确定在此处建造时：

// 准备完成建造
private static void PrepareEndBuild()
{
	// 恢复鼠标显示
    if (!Cursor.visible)
        Cursor.visible = true;
        
    // 关闭网格显示、关闭范围指示，开始播放建造动画
    currentBuilding.EndBuild();
    Instance.buildLineDrawer.gameObject.SetActive(false);
    if(currentBuilding.canAttack)
        Instance.attackCircel.gameObject.SetActive(false);
}

// 建造完成（建造动画播放完成）
private static void FinishBuild()
{
	// 实例化真正要建造的物体
    Building bd = currentBuilding.CreateBuilding();

	// 将建筑保存到网格中
    SaveCurrentBuilding(bd);

	// 置空current
    currentBuilding = null;
}

网格及范围指示的绘制

因为地形是不平的，要在不平整的地面上完美的绘制网格和范围指示器，那用到了投影（贴花），然后投影材质使用了自己写的shader，很简单：

• 网格的Shader：

fixed4 frag(const v2f i) : SV_Target
{
    const float temp_output_2_0_g3 = 1 - _Width;
    const float2 appendResult10_g4 = float2(temp_output_2_0_g3, temp_output_2_0_g3);
    const float2 temp_output_11_0_g4 = abs(frac(i.uv0 * _ScaleOffset.xy + _ScaleOffset.zw) * 2.0 + -1.0) -
        appendResult10_g4;
    const float2 break16_g4 = 1.0 - temp_output_11_0_g4 / fwidth(temp_output_11_0_g4);
    float4 res = 1 - saturate(min(break16_g4.x, break16_g4.y)).xxxx;
    const float len = length(i.uv0 - float2(0.5,0.5));
    res *= step(len, 0.5);
    res *= smoothstep( 1-len, _min, _max);

    return res * _Color;
}

• 范围指示的Shader：

fixed4 frag(const v2f i) : SV_Target
{
	const float radius = _Radius * 0.5;
	const float width = _Width * 0.5;
	const float len = length(i.uv0 - float2(0.5,0.5));
	
	float4 res = step(len, radius);
	const float4 inner = step(len, radius - width);
	res -= inner;
	res *= _Color;

	return res;
}

建造过程动画

由于缺乏美术资源，建造过程通过一个融合动画来展示建造过程，融合用ASE插件做的Shader：