用Bolt实现角色运动控制（1）：FPS式第一人称角色控制

2018-11-23 本文已影响10人 shimmery

在这一讲以及接下来的两讲中，我会教大家用Bolt来实现3中常见的角色运动控制方式：第一人称FPS式、第三人称RPG式、点击-移动式。具体的原理在之前的《PlayMaker简单实例（2）：角色与摄影机的运动控制》一文中已经说得很多了，这里只是换了一个方式来实现而已。

相关视频教程我发在B站了，但因为没有加速过，所以都还蛮长的，建议还是先看看图文教程熟悉下再去观看视频教程。

FPS式第一人称角色控制

视频教学地址：B站在线观看
工程文件下载地址：https://pan.baidu.com/s/1EvhF1P73ldyOvQRnxxvXoQ 提取码：5m93

PS：本教学使用的是Bolt1.4版，并未包含在工程文件包中，请大家自行购买安装

基本需求：

鼠标运动控制角色视角移动
键盘ASWD控制角色前后左右运动
空格键跳起

实现原理：

使用Rigidbody来运动角色
- 通过设置Rigidbody.velocity属性来控制角色移动速度
- 通过Rigidbody.AddForce函数来让角色跳起
将摄影机设置为角色子物体以实现跟随
通过Horizontal和Vertical的Input Axis来获取运动控制的输入
通过Mouse X和Mouse Y的Input Axis来获取鼠标移动的输入
通过Jump的Input Button来获得空格键的输入

实现步骤：

首先设置场景：

新建一个4×1×4的Plane当做地面，重置position，添加一个带地面贴图纹理的材质，避免地面太白看不清楚。

新建一个空物体当做Player，放置在（0,1,0）位置。

给Player添加一个Capsule Collider当做碰撞体，设置中心点位置为（0,0,0），高为2，这样这个Player就正好站立在地面上了。

将摄影机设置为Player的子物体，设置position为（0,1,0），rotation为（0,0,0），这样摄影机就在Player的头顶处了。

给Player添加Rigidbody组件。这时可以选择Freeze掉x轴和z轴的旋转，以避免一些奇怪的旋转，但因为我们后面会直接设置Player的旋转属性，所以其实最终是不需要Freeze掉的。

再给Player添加一个Flow Machine组件，使用Embed模式，准备开始制作运动控制的交互逻辑。

完整Graph如下：

然后设置角色移动的交互逻辑

点击Edit Graph打开Flow Graph窗口，右键单击选择Add Unit...，搜索“set velocity”，得到相应的Set Velocity单元。

因为是使用Rigidbody来控制，所以新建一个Fixed Update单元，将其与Rigibody: Set Velocity连接起来。

使用Fixed Update而非Update是因为前者是每一步物理解算都会更新，而后者只是每帧更新，在这个范例里区别其实不明显，但如果涉及到比较严格的刚体运动、碰撞等计算，还是用Fixed Update比较保险。

Rigibody: Set Velocity直接使用Self（自身）作为被设置速度的对象，我们需要再给其输入一个Vector3向量以代表速度（的强度以及方向）。

这里使用了两个Input: Get Axis单元来分别获得“Horizontal”和“Vertical”两个axis上的输入数值，也就是AWSD或←↑↓→键的“是否被按下”状态，将这两个值分别连给一个Vector3: Create Vector 3单元的x和z输入port，用来组合一个velocity向量。

这个速度向量的y输入则使用Rigibody: Get Velocity单元来获得自身的velocity值，并通过Vector3: Get Y单元来获取这个值在y轴上的分量。也就是说，我们并不想去控制Player的y轴运动。

要注意：我这里xx: xxx xxx的写法代表了这个Bolt单元的完整名称，:之前其实是类名，:之后才是真正的函数名或属性名（一个“类”里面可能有很多个函数或属性，大家可以自己去查Unity帮助文件）。以后慢慢就不会写得这么麻烦了，经常会省略掉类名，大家要习惯。

Create Vector 3的输出会传递给Set Velocity的输入，这样就可以通过键盘的输入来控制Player的移动了。

当然这样控制的移动速度是很慢的，因为Input: Get Axis的取值范围是（-1,1）。想要更快的速度就需要将这个值放大，所以可以将这两个Input: Get Axis的输出值乘上一个系数之后再传递给Create Vector 3：

这里的Multiply单元相当于乘号，Float单元的完整名称是“Float Literal”，相当于一个浮点常数4。

要注意，规范的做法是新建一个变量“Speed”，设置“Speed”初始值为4，然后在这里使用这个变量“Speed”，直接在脚本中用常量而不用变量的做法是不太符合规范的，只是本范例中我故意回避了去使用变量，所以就直接用了Float Literal。

运行场景，可以在Graph窗口中看到实时的数值传递，这对于我们debug（调试除错）是非常非常有帮助的。我们可以看到，Get Axis输入的1经过Multiply放大后变成了4，然后被组合成了velocity向量（4,0,0）。

PS：在Play状态下，蓝色的单元代表当前帧是活动的，起效的，白色代表不执行。这也很方便我们的调试工作。上面这个Graph因为是从Fixed Update开始的，每帧都会运行，所以所有单元都是蓝色活动单元。

接下来是角色及视角旋转的交互逻辑

角色及视角的旋转我准备直接对Transform进行操作，用不到Rigidbody，因此也不需要从Fixed Update开始，从Update出发就足够了。

新建一个Transform: Set Euler Angles单元，连给Update。

Set Euler Angles需要输入一个Vector3向量，用来设置rotation的三个角度值，我们可以用Create Vector 3来创建这个向量，并且用Get Axis获取“Mouse X”（也就是鼠标x轴方向的位移量），将这个数值传递给Create Vector 3的y轴输入以达到用鼠标x轴运动来控制自身y轴旋转的目的。

但这样得到的结果只是不断地在偏移一个较小的角度，因为鼠标每帧x轴的位移量有限，且鼠标不移动是，角色自身的旋转就为0了。因此需要将鼠标x轴位移作为角色自身y轴旋转的增量而不是绝对量。

因此，我们需要添加一个变量“Rotation Y”，然后将其与Get Axis的结果相加，并将相加的结果通过Set Variable单元设置给“Rotation Y”变量本身，这样的结果是变量“Rotation Y”每帧都会根据鼠标x轴位移数值而增加（或减少）一定的量。

然后再将变化过的变量“Rotation Y”输出给Create Vector 3的y轴输入，这样就可以得到正确的“随鼠标运动而旋转”的结果了。

同理，可以使用来一个变量“Rotation X”来与Get Axis获取的“Mouse Y”的输入数值相加，得到一个随鼠标y轴移动而不断增加或减少的变量，再用这个变量来控制相机（而不是Player）的x轴旋转即可得到角色视角随鼠标上下移动而变化的交互控制。

注意，这里使用了Camera: Get Main单元来获得场景的主摄影机。

只不过，这时候得到的是视角上下变化与我们想象中有所区别，因为鼠标向上移动时Mouse Y为正，那么相机的rotateX为正，相机是往下在旋转。

修正这个问题只需要将前面的Add单元改成Subtract单元，让变量“Rotation X”每帧减去（而不是加上）Mouse Y的输入值即可。

最后，为了防止视角穿帮，我们希望限制相机的rotateX不要超过一定的范围，所以就在Subtract的后面又添加了一个Mathf: Clamp单元，让其输出值保持在-90°到60°之间。

完成旋转的交互操作之后再测试，发现移动的交互操作其实是有问题的，当我们通过移动鼠标改变了角色的y轴旋转方向之后，角色的运动控制就不是我们想象中的“按下w键角色往自己的前方走”了，而是斜着沿世界坐标的z轴正方向运动。这是因为Set Velocity中设置的速度是基于世界坐标系，而我们想要得到的控制却是基于角色自身坐标系的。

因此，我们需要将我们的输入从自身坐标系转换成世界坐标系，也就是说，当我们按下w键时，不能直接输出一个（0,0,5）的velocity，而是要输入一个相对于自身坐标系（0,0,4）的velocity在世界坐标系中的准确方向。

这一工作可以用一个Transform: Transform Direction单元来完成：

可以看到，最终输出的velocity并不是（0,0,-5），而是（0.9,0,-4.9）。

完整Graph如下：

位移控制Graph 旋转/视角控制Graph

补充说明：其实还有更简单的方法来实现“根据鼠标运动旋转视角”这样交互行为，那就是使用Transform: Rotate单元。Transform: Rotate会根据所输入的数值对对象进行持续的旋转操作，而不仅仅只是改变对象的旋转属性值，这样就不要手动去做每帧累加的操作，仅需要直接将“Mouse X”的输入值倍乘之后传递给Transform: Rotate即可。

接下来是跳跃的交互逻辑

在Graph的空白处添加一个On Button Input单元，设置Action为“Down”。这是一个Event类型的单元，其作用是“当xx按钮被按住/按下/松开时，被触发并执行其后连接的单元”。Bolt中有很多这类“On xxx Input”，比如监测鼠标按键的、监测键盘按键的、监测碰撞/触发器的，等等等等。

以这类单元打头的Graph，只有在Action条件被满足之时才会运行。以On Button Input为例，如果Action选择“Hold”，则当按钮被按下时会每帧运行，直到按钮被松开，但如果选择“Down”或者“Up”，则只会在按钮被按下或松开的那一帧运行一次。

在On Button Input单元后添加一个Rigidbody: Add Force单元，设置Mode为“Impulse”，代表一个突然爆发的作用力，同时创建一个Create Vector 3单元，设置成（0,4,0），传递给Add Force的Force端口，代表这个突然爆发的作用力的方向，是沿着世界坐标y轴正方向的。

运行场景，按下空格键时，Player会跳起。但是，如果不停按空格键，Player会不断上弹，完全不会落地。这就暴露出一个问题：我们需要检测Player是否落地，如果没有，就不能让Add Force起效。

要做到这一点，可以设置一个Bool类型的变量“Grounded”，并在On Button Input后面添加一个Branch单元，用变量“Grounded”作为输入条件，并设置当其值为“True”时，才会继续执行Add Force，否则就什么都不执行。

Branch单元相当于if... else...条件语句，通过它，可以改变Graph的“流动”方向，产生“支流”。

但现在变量“Grounded”并不能真的反映角色是否落地面上。我们还需要一个新的Graph来完成检测角色是否落地这一任务，并将结果返还给变量“Grounded”。

通常这种“检测是否落地”的任务都可以用射线（Raycast）来检测，我们可以从略高于角色脚底的位置向下发射一条较短的射线，如果这条射线碰到了地面物体，那么我们可以认为角色落地了，否则角色就是悬空的。Unity甚至允许用一个虚拟的球形来做这类检测工作，可以得到更准确的反馈。相应的单元是Physics: Sphere Cast。