运动学角色(2D)

简介

是的, 名字听起来很奇怪. "运动学角色". 那是什么? 原因是当物理引擎问世时, 它们被称为 "力学(Dynamics)" 引擎(因为它们主要处理碰撞响应). 人们做了许多尝试, 想使用力学引擎创建一个角色控制器, 但它并不像看起来那么容易. Godot拥有您能找到的最好的力学角色控制器(可以在 2D/平台演示中查看), 但使用它需要相当高水平的技能和对物理引擎的理解(或者对试验和试错有足够的耐心).

像Havok这样的物理引擎似乎认为力学角色控制器是最好的选择, 而其他物理引擎(PhysX)则更愿意推广运动学.

那么区别是什么呢?:

  • 一个 dynamic character controller 使用一个具有无限惯性张量的刚体. 这是一个不能旋转的刚体. 物理引擎总是让物体移动和碰撞, 然后一并解决它们的碰撞. 这使得动态角色控制器能够与其他物理对象无缝交互, 就像在平台游戏演示中看到的那样. 然而, 这些互动并不总是可预测的. 碰撞可能需要多于一帧的时间来解决, 所以几个碰撞可能看起来会有很小的位移. 这些问题是可以解决的, 但需要一定的技巧.

  • 假设一个 kinematic character controller 总是以非碰撞状态开始, 并将总是移动到非碰撞状态. 如果它开始时处于碰撞状态, 将像刚体一样尝试释放自己, 但这是特例, 而不是规则. 这使得它们的控制和运动更可预测, 更容易编程. 然而, 有一个缺点, 它们不能直接与其他物理对象交互, 除非在代码中手动完成.

这个简短的教程将重点介绍运动学角色控制器. 基本上, 传统处理冲突的方法(它并不一定在底层更简单, 但隐蔽性很好, 并且呈现为一个简洁漂亮的API).

物理过程处理

为了管理运动物体或角色的逻辑, 总是建议使用物理过程处理, 因为它在物理步骤之前被调用并且它的执行与物理服务器同步, 它也被以被每秒相同的次数调用. 这使得物理和运动计算以比使用常规过程处理更可预测的方式工作, 如果帧速率太高或太低, 则可能具有尖峰或丢失精度.

extends KinematicBody2D

func _physics_process(delta):
    pass
using Godot;
using System;

public class PhysicsScript : KinematicBody2D
{
    public override void _PhysicsProcess(float delta)
    {
    }
}

场景设置

要进行测试, 这里有场景(来自tilemap教程): kbscene.zip. 我们将为角色创造一个新场景. 使用机器人精灵并创建一个这样的场景:

../../_images/kbscene.png

您会注意到, 在 "二维碰撞形状 "(CollisionShape2D)节点旁边有一个警告图标;那是因为我们还没有定义它的形状. 在" 二维碰撞形状"(CollisionShape2D)的形状属性中创建一个新的二维圆形形状(CircleShape2D). 点击 <二维圆形形状>(CircleShape2D)进入选项, 将半径设置为30:

../../_images/kbradius.png

注意: 正如之前在物理教程中提到的, 物理引擎无法处理大多数类型形状的缩放, 只有碰撞多边形, 平面和段才有效, 所以, 总是改变形状的半径等参数, 而不是缩放它. 对于运动体或刚性体或静态体本身也是如此, 因为它们的比例会影响形状的比例.

现在, 为这个角色创建一个脚本, 上面作为例子的那个脚本可以作为基础.

最后, 实例化tilemap中的角色场景, 并使地图场景成为主场景, 因此在按下播放时运行.

../../_images/kbinstance.png

移动动态角色

回到角色场景, 打开脚本, 魔法开始了!动态物体默认不会做任何事情, 但它有一个有用的函数, 叫做 KinematicBody2D.move_and_collide() . 该函数以一个 Vector2 作为参数, 并尝试将该运动应用到动态物体. 如果发生了碰撞, 它就在碰撞的瞬间停止.

所以, 让我们向下移动我们的精灵, 直到它撞上地板:

extends KinematicBody2D

func _physics_process(delta):
    move_and_collide(Vector2(0, 1)) # Move down 1 pixel per physics frame
using Godot;
using System;

public class PhysicsScript : KinematicBody2D
{
    public override void _PhysicsProcess(float delta)
    {
        // Move down 1 pixel per physics frame
        MoveAndCollide(new Vector2(0, 1));
    }
}

结果是角色会移动, 但在击中地板时会停止. 很酷, 对吧?

下一步将加入重力, 这样一来, 它的行为就更像一个常规的游戏角色:

extends KinematicBody2D

const GRAVITY = 200.0
var velocity = Vector2()

func _physics_process(delta):
    velocity.y += delta * GRAVITY

    var motion = velocity * delta
    move_and_collide(motion)
using Godot;
using System;

public class PhysicsScript : KinematicBody2D
{
    const float gravity = 200.0f;
    Vector2 velocity;

    public override void _PhysicsProcess(float delta)
    {
        velocity.y += delta * gravity;

        var motion = velocity * delta;
        MoveAndCollide(motion);
    }
}

现在人物平滑下落. 我们让它向两边行走, 在按下方向键时向左或向右. 记住, 正在使用的值(至少对于速度)单位是像素/秒.

通过向左和向右按下可以增加简单的步行支持:

extends KinematicBody2D

const GRAVITY = 200.0
const WALK_SPEED = 200

var velocity = Vector2()

func _physics_process(delta):
    velocity.y += delta * GRAVITY

    if Input.is_action_pressed("ui_left"):
        velocity.x = -WALK_SPEED
    elif Input.is_action_pressed("ui_right"):
        velocity.x =  WALK_SPEED
    else:
        velocity.x = 0

    # We don't need to multiply velocity by delta because "move_and_slide" already takes delta time into account.

    # The second parameter of "move_and_slide" is the normal pointing up.
    # In the case of a 2D platformer, in Godot, upward is negative y, which translates to -1 as a normal.
    move_and_slide(velocity, Vector2(0, -1))
using Godot;
using System;

public class PhysicsScript : KinematicBody2D
{
    const float gravity = 200.0f;
    const int walkSpeed = 200;

    Vector2 velocity;

    public override void _PhysicsProcess(float delta)
    {
        velocity.y += delta * gravity;

        if (Input.IsActionPressed("ui_left"))
        {
            velocity.x = -walkSpeed;
        }
        else if (Input.IsActionPressed("ui_right"))
        {
            velocity.x = walkSpeed;
        }
        else
        {
            velocity.x = 0;
        }

        // We don't need to multiply velocity by delta because "MoveAndSlide" already takes delta time into account.

        // The second parameter of "MoveAndSlide" is the normal pointing up.
        // In the case of a 2D platformer, in Godot, upward is negative y, which translates to -1 as a normal.
        MoveAndSlide(velocity, new Vector2(0, -1));
    }
}

试一试.

这是平台游戏的良好起点. 可以在随引擎分发的演示zip中找到更完整的演示, 或者在https://github.com/godotengine/godot-demo-projects/tree/master/2d/kinematic_character中找到.