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布娃娃系统

介绍

Godot 支持布娃娃物理。布娃娃依靠物理仿真来创建逼真的程序式动画，它们被用于许多游戏中的死亡动画。

在本教程中，我们将使用 Platformer 3D 演示来进行布娃娃的设置。

备注

你可以在 GitHub 上下载 Platformer 3D 演示项目，也可以使用资产库。

你还可以参考布娃娃物理演示中完整的布娃娃系统设置示例。

设置布娃娃

创建物理骨骼

与引擎中的许多其他功能一样，设置布娃娃系统也使用了两个节点：

PhysicalBoneSimulator3D 节点。该节点是所有物理骨骼的父节点，负责控制模拟。
一个或多个 PhysicalBone3D 子节点。每个节点代表布娃娃模型中的一个骨骼。

在 Godot 中打开 Platformer 演示项目，然后打开 player/player.tscn 场景。选择 Skeleton3D 节点。3D编辑器视口顶部会显示一个骨架按钮：

单击它并选择 Create Physical Skeleton 选项。Godot 将为骨架中的每个骨骼生成 PhysicalBone3D 节点和碰撞形状，并用钉关节将它们连接在一起：

一些生成的骨骼不是必需的：例如这个场景中的 MASTER 骨骼。因此，我们将通过删除它们来清理骨架。

清理并优化骨骼

引擎需要模拟的每一个 PhysicalBone3D 都会消耗一定的性能，因此，你需要移除所有尺寸过小、对模拟影响甚微的骨骼，以及所有辅助骨骼。

例如，如果我们拿一个人形动物举例，就不希望每个手指都有物理骨骼。可以用一根骨骼代替整个手，或者用一根骨骼代替手掌，一根骨骼代替拇指，最后一根骨头代表其他四个手指。

移除这些 PhysicalBone3D 节点：MASTER、waist、neck、headtracker。这样就有了一个优化的骨架，使其更容易控制布娃娃。

调整关节和约束

一旦你调整了碰撞形状，布娃娃就差不多准备好了。现在只需要调整钉关节以获得更好的模拟效果。PhysicalBone3D 节点在默认情况下有一个不受限制的钉关节。要改变钉关节，请选择 PhysicalBone3D 节点，然后在检查器的 Joint 部分改变约束类型。在那里，你可以改变约束的方向和限制。

关节在 3D 编辑器中也有可见的小工具，因此可以查看其约束的实际效果。

小技巧

为了在编辑关节和碰撞形状时视图效果更好，你可以执行以下操作：

隐藏当前未在处理的 PhysicalBone3D 节点，以便你可以专注于正在调整的节点。
在场景树面板中，点击角色旁边的眼睛图标，即可隐藏角色的 MeshInstance3D。
隐藏 Skeleton3D 小工具，这样代表骨架的橙色三角形就不会占用视口空间，同时保持其他小工具可见。为了执行此操作，请单击 3D 编辑器视口顶部的 View > Gizmos > Skeleton3D ，直到眼睛图标合起来。
单击 3D 编辑器视口顶部的地球图标，即可禁用预览环境。
在项目设置中，将 默认清屏颜色 项目设置设为纯黑色。此设置仅在禁用预览环境时有效。
使用 3D 编辑器视口左上角的 Perspective 按钮以更改调试绘制模式。Display Wireframe 和 Display Overdraw 选项在调整碰撞形状时非常好用，它们可以让你透过原始网格查看内部情况。
单击 3D 编辑器视口右上角的 X/Y/Z 按钮，即可使用正交相机。

可用的关节列表如下：

None： 无，不执行任何约束。
ConeJoint： 球窝型关节。适用于肩部、髋部、颈部。
HingeJoint： 铰链关节。提供角度约束；可以把它想象成门的铰链。适用于肘部和膝部。
PinJoint： 销关节，保持两个身体连接 （默认）。它会导致骨骼“变形”，因此建议大多数角色使用其他关节类型。
SliderJoint： 滑动关节。使一根骨骼沿特定轴线沿另一根骨骼滑动。
6DOFJoint： 功能最强大的关节，提供线性和角度约束，但配置也最复杂。

如有疑问，请先从 HingeJoint 和 ConeJoint 入手，因为它们涵盖了大多数使用场景：

对于 HingeJoint ，请确保在检查器的 Joint Constraints 中启用 角度限制 。启用该选项后，你可以在视口中看到关节的约束角度。你可以旋转 PhysicalBone3D 来改变约束关节的轴，然后调整角度。
对于 ConeJoint ，通常最好将 摆动范围 限制在 20 到 90 度之间，同时将 扭转范围 限制在 20 到 45 度之间。

调整碰撞形状

下一步是调整碰撞形状和物理骨骼的大小，以匹配每个骨骼应该模拟的身体部位。

建议在调整关节和约束之后再调整碰撞形状，因为旋转关节也会旋转碰撞形状。为了避免重复调整碰撞形状，最好先调整关节。

请注意，PhysicalBone3D 节点可以包含多个碰撞形状作为子节点。对于原本刚性的肢体，这种方法能够有效呈现其极其复杂的形态。

小技巧

要在调整布娃娃时暂停动画播放，请选择 AnimationTree 节点，然后在检视面板中禁用 Active 属性。完成后记得重新启用它，因为它控制着游戏过程中的动画播放。

这是最终效果:

模拟布娃娃

现在布娃娃已可以使用了。要开始模拟并播放布娃娃动画，你需要调用 PhysicalBoneSimulator3D.physical_bones_start_simulation() 方法。将脚本附加到场景中所有的 PhysicalBone3D 节点的父节点 PhysicalBoneSimulator3D 上，然后在脚本的 _ready 方法中调用该方法：

func _ready():
    physical_bones_start_simulation()

public override void _Ready()
{
    PhysicalBonesStartSimulation();
}

要停止模拟，请调用 PhysicalBoneSimulator3D.physical_bones_stop_simulation() 方法。

你还可以将模拟限制为仅包含少数骨骼。对于创建诸如布娃娃肢体或可与世界交互的附件等效果时，这种操作非常有用。为此，请将骨骼名称（而非 PhysicalBone3D 节点的名称）作为参数传递。要查看骨骼名称，请在选择 PhysicalBone3D 节点后，查看检查器中的 骨骼名称 属性。

小技巧

当使用本教程中所示的自动生成的物理骨骼时，骨骼名称也包含在节点名称中。例如，在 Physical Bone l-arm 中， l-arm 就是骨骼名称。

func _ready():
    physical_bones_start_simulation(["l-arm", "r-arm"])

public override void _Ready()
{
    PhysicalBonesStartSimulation(["l-arm", "r-arm"]);
}

请注意，如果骨骼名称不存在，则不会打印任何错误或警告。如果在启动模拟时没有任何反应（或者整个身体都像布娃娃一样运动，而不仅仅是特定骨骼），请仔细检查所提供的骨骼列表。

以下是一个局部布娃娃模拟的例子：

小技巧

要控制部分布娃娃模拟对整体动画的影响程度，你可以调整所有 PhysicalBone3D 节点的父节点 PhysicalBoneSimulator3D 中的 Influence 属性。默认情况下，该属性设置为 1.0 ，这意味着布娃娃模拟会完全覆盖其余动画。

碰撞层与遮罩

请务必正确设置碰撞层和遮罩，以免 CharacterBody3D 的胶囊体干扰物理模拟。同时，也请记得调整金币场景中的碰撞层和遮罩，以便玩家仍然可以收集到金币。

你可以在 3D 平台游戏演示的 stage/grid_map.scn 中找到 GridMap。硬币的 Area3D 节点（必须调整其图层和遮罩）位于 coin/coin.tscn 。

小技巧

为了快速选择所有 PhysicalBone3D 节点，请在场景树停靠栏顶部的搜索栏中输入 t:PhysicalBone3D 。这将会筛选场景树，使其仅显示 PhysicalBone3D 节点，这样你就可以使用 Shift + Left mouse button 一次性选择第一个和最后一个节点。

如果不这样做，碰撞检测将出现异常，因为玩家会与自身（非激活状态）的布娃娃模型发生碰撞。这可能导致玩家出现剧烈弹跳或卡住。

与 RigidBody3D 类似，PhysicalBone3D 也支持通过代码使用 physical_bones_add_collision_exception() 和 physical_bones_remove_collision_exception() 方法来处理碰撞异常。该功能可以用于在无需依赖图层和遮罩的情况下，防止与特定对象发生碰撞。

参见

有关更多信息，请阅读碰撞层与遮罩。