【Unity】Obi插件系列（六）——Obi Rope

Rope/rod blueprints

• Rope: Ropes是通过使用距离和弯曲约束将粒子链起来建立的。由于常规粒子没有方向性（只有位置），因此无法模拟扭转效应，而且绳索无法保持其静止形状。然而，与Rod不同，绳索可以被撕裂/分裂，并且其长度可以在运行时改变。

• Rods: Rods是通过使用拉伸/剪切和弯曲/扭转约束将定向粒子链起来建立的。它们比Ropes复杂得多，可以模拟扭转影响，并保持其静止形状。然而，它们的长度在运行时不能改变，也不能被撕裂/分割。Rods是模拟弹簧、粗棒、天线等的理想选择。
  

• Rods(蓝色)和Rope(红色)，两者的静止形状相同。杆子能够保持它的静止形状，绳子不能。

• 与Rope不同的是，Rods不能被撕裂或调整尺寸。这里总结了Rope和Rods的主要区别。
  特征 | ObiRope | ObiRod
  保持静止形状 | N | Y
  扭转阻力 | N | Y
  可调整尺寸 | Y | Y
  可撕裂 | Y | Y

• 要生成一个基本的绳索/杆状蓝图，请到Assets->Create->Obi->Rope/Rod blueprint，或者右键单击项目文件夹，选择 Create->Obi->Rope/Rod blueprint。绳索和杆状物蓝图有以下参数。

  1. Thickness：用于生成绳/棒的颗粒半径。
  2. Resolution：每个长度单位的粒子密度。值为1将产生颗粒，使它们重叠。0.5的值将生成颗粒，使它们几乎不接触对方。低于0.5的值将在粒子之间留下空隙，这可能不利于碰撞检测的稳健性，但对性能有利。
  3. Pooled particles：(Ropes only).撕开或调整绳索大小时分配给你的额外粒子。如果你不打算在运行时撕开或调整绳索的大小，你可以将这个值设置为零，因为除了初始粒子外，不需要额外的粒子。
  4. Keep initial shape：(Rods only).如果你想让杆子保持它的初始形状作为它的静止形状，请启用它。禁用此功能会使杆的静止形状完全为直线

• 在较低分辨率的绳索中，可以看到弯曲和距离的约束是微弱的紫色和绿色线条。
• Resolution: 1
• Resolution: 0.5
• Resolution: 0.1
• 要编辑绳索或杆件蓝图，请将其分配到绳索或杆件演员的蓝图槽中。然后，点击编辑路径按钮，进入路径编辑模式。
• Path editor
• 路径编辑模式，选择一个控制点（白色小球），显示其厚度手柄（橙色圆盘）和两个切线手柄（两边正方形）。
• 形成的绳索，使用挤出渲染器
  
• 绳/棒蓝图中的粒子是沿着路径生成的，路径是经过几个控制点的曲线形状。在路径编辑器中，可以添加/删除控制点，移动/旋转/缩放现有的控制点，并设置每个控制点的属性，这些属性将被插值到绳索粒子上。在编辑路径时，将有即时的反馈，了解最终的绳索/杆子的样子。有时，在编辑路径时使用ObiParticleRenderer组件是很有用的，可以清楚地看到路径是如何转化为粒子的。
• 当编辑路径时，将修改绳索的蓝图。修改将被应用到所有共享同一蓝图的绳索/绳索上。这可以大大加快工作流程，但如果不小心的话，也会破坏之前的工作! 如果你想使用一个现有的蓝图作为基础来创建一个新的蓝图，请务必复制。
• Add control points tool
  此选项使工具能够将控制点可视化地添加到样条上。鼠标光标和样条中最近的点之间会出现一条绿色的虚线。点击将在该位置的曲线上插入一个新的控制点。
• Remove control points tool
  此选项使工具能够从样条中移除控制点。鼠标指针和样条中最近的点之间会出现一条红色虚线。点击将删除曲线中最近的控制点。
• Open/close path
  路径可以是开放的（两端独立），也可以是封闭的（曲线遵循封闭的路径，两端共享同一位置和切线）。
• Orientation tool (rods only)
  这个工具可以让你定义每个控制点的方向。这可以让你指定Rod的静止扭转。
• 拨动切线手柄
  拨动切线手柄的开/关。
• Toggle thickness handles
  打开/关闭厚度手柄。
• Editing control points
  • 你可以通过按住 "shift "一次选择多个控制点，或者你可以使用 "ctrl "拖动一个选择框。平移、旋转和缩放小工具的工作方式与普通GameObjects的工作方式相同，枢轴和变换空间的切换也是如此。
  • 每个切线手柄有三种操作模式，每个手柄可以设置。自由，对齐，或镜像。
    1. Free 每一半的手柄都可以自由地独立移动。这允许创建尖锐的角落或突然变化的曲率。
    2. Aligned 两个半边将被迫位于控制点的切线上，但它们的长度可以独立设置。
    3. Mirrored 两半将被强制要求在方向和长度上都相同。
  • 除了切线模式，每个控制点都有几个属性，这些属性会被传递给粒子（通过插值）。
    1. Thickness 该点的绳索厚度。内插到粒子上，用于碰撞检测和渲染。
    2. Mass 粒子的质量：决定了粒子在受到任何约束（碰撞、距离、弯曲…）时的表现。决定了当粒子与另一个粒子或刚体发生任何约束（碰撞、距离、弯曲…）时，粒子的行为。
    3. Phase 粒子相位，用于确定何时应忽略与刚体和其他粒子的碰撞。深入的解释，见碰撞。
    4. Color 控制点的颜色，插值到粒子上。当使用ObiRopeExtrudedRenderer时，这个颜色会被传递给网格顶点颜色。
    5. Name Obi将为每个控制点自动创建一个粒子组，包含最接近该控制点的粒子。你可以在这里设置组的名称。

Obi Rope Rendering Modes

• 在每一帧结束时，在进行了绳索模拟后，会进行渲染。有几种渲染组件可供选择，有不同的外观和性能特点。它们中的大多数并不直接使用基于原始粒子的绳索表示。取而代之的是一个名为ObiPathSmoother的附加组件，它生成了一个基于帧的绳索中间表示法（可选择减去、平滑或扭曲），渲染器将其作为输入。
• 你永远不需要手动添加ObiPathSmoother组件，所有需要的渲染器都会自己添加。
• ObiPathSmoother
  • Decimation
    • 阈值用于根据其曲率自适应地减少绳架的数量。在内部，它使用了Ramer-Douglas-Peucker减法算法的迭代变体。将decimation设置为零不会进行任何减少。较高的值会从绳索的直线部分移除帧，使渲染更廉价。
    • 下面的图片展示了在线框模式下使用ObiRopeExtrudedRenderer渲染的一根绳子，可以清楚地看到减影的效果。
    • Decimation：0 绳索具有均匀致密的几何形状，无论曲率如何。
    • Decimation：0.15. 注意，绳索的直线部分的几何形状较少。
  • Smoothing
    • 平滑迭代应用于绳索几何体的去角化后。在内部，它使用Chaikin切角算法的闭式变体。将平滑值设置为0将不会执行任何平滑。较高的值将在现有的帧之间插入额外的帧。将低的 "分辨率 "蓝图值与高的 "平滑度 "值结合起来，可以让你生成由极少的粒子组成的视觉上美观的绳索。
    • 低光滑
    • 高光滑
  • Section twist
    • 每个绳段的捻度。例如，如果你想做一条链子，每条链子相对于前一条链子扭曲90º，这个值应该是90。
    • 0度扭转
    • 45度扭转
    • 90度扭转

  Rope renderers

  • 在路径平滑器组件生成绳索的基于帧的表示后，渲染器使用它来输出可见的几何体。绳索和杆子都支持4种不同的渲染组件。
    1. ObiRopeExtrudedRenderer 沿着绳索的主轴挤出一个ObiRopeSection资源。这是默认的渲染器。
    2. ObiRopeLineRenderer 沿着绳索的主轴生成一个面向摄像头的三角带，类似于Unity的TrailRenderer。这通常比ObiRopeExtrudedRenderer节省资源很多。
    3. ObiRopeChainRenderer 沿着绳段生成预制件。
    4. ObiRopeMeshRenderer 沿着绳索的路径对网格的多个实例进行变形。这是最通用的渲染器，但也是最昂贵的。
  • ObiRopeExtrudedRenderer
    -通过挤出一个ObiRopeSection，沿着构成你的绳索的颗粒生成一个平滑、连续的网格。不需要手动编辑网格或几何体。所有的都是自动生成的。
    • 使用程序模式和默认的绳索部分渲染的绳索。这些是这个渲染器的参数：
      1. UV Anchor 沿绳索放置纹理坐标原点的点。它用归一化坐标表示。0是绳子的起点，1是绳子的终点。
      2. UV Scale 绳网中纹理坐标的缩放。
      3. Normalize V 强制V纹理坐标在绳索开始时为0，在绳索结束时为v刻度。如果你不想让你的纹理沿着绳索平铺，而是想让它拉伸，那么请启用这个功能。对于使用ObiRopeCursor改变长度的绳索特别有用。
      4. Section 用来提供网格截面的自定义形状。默认的资产是一个8段圆形，但也可以定义自己的形状。
      5. Section thickness scale 根据粒子半径来调整实际网格的厚度。值为1时，产生的网格将与粒子半径完全吻合，值越大，网格越厚，值越小，网格越薄。较大的数值会使网格比粒子表示法更厚，较小的数值会使网格更薄。
      6. Section twist 每个绳段的捻度，以度数表示。
  • ObiRopeLineRenderer
    • 生成一个面向摄像机的三角带，类似于路径渲染。这比其他方法便宜得多，但缺点是必须为每台摄像机渲染一次绳网（而不是为所有摄像机渲染一次）。
      
    • 使用线条模式渲染的绳索。渲染器参数：
      1. UV Anchor 沿绳索放置纹理坐标原点的点。它用归一化坐标表示。0是绳子的起点，1是绳子的终点。
      2. Section thickness scale 相对于粒子半径的实际网格厚度。值为1时，产生的网格与粒子半径完全吻合。数值越大，网格的厚度就越大，数值越小，网格就越薄。
      3. UV Scale 绳网中纹理坐标的缩放。
      4. Normalize V 强制V纹理坐标在绳索开始时为0，在绳索结束时为v刻度。如果你不想让你的纹理沿着绳索平铺，而是想让它拉伸，那么请启用这个功能。对于使用ObiRopeCursor改变长度的绳索特别有用。
  • ObiRopeChainRenderer
    • 在粒子之间的空间中实例化自定义预制。这将导致一个由刚性链接组成的链条。你必须提供至少一个预制件作为链节。
      
    • 绳索采用链式模式渲染，网眼呈链接状，断面扭曲度为45度。
    • 模式参数
      1. UV Anchor 绳索上预制周期开始的点。它用归一化坐标表示。0是绳索的起点，1是绳索的终点。
      2. Link scale 沿着绳索安装的预制件的规模。
      3. Randomize links 启用此功能，可以从链路列表中随机抽取每个链接。禁用此功能，则按照列表中提供的相同顺序生成链接。
      4. Chain links 用于构建链条的链接预制件清单。
      5. Section twist 每个绳段的捻度，以度数表示。
  • ObiRopeMeshRenderer
    • 这是最灵活的渲染方法，但也是最昂贵的。它将把一个自定义的网格沿着绳索多次铺设，使其变形以跟随绳索的形状和运动。
    • 使用自定义网格模式与Unity的默认胶囊网格渲染的绳索。
    • 参数：
      1. Mesh 参考将被绳索变形的网格。
      2. Axis 与绳索对齐的网格轴（在模型空间）。
      3. Volume scaling 控制当绳索被拉伸到超过其静止长度时，网眼会发生多大的变形以保持体积。
      4. Stretch with rope 如果启用，网眼会和绳子一起挤压/拉伸。如果禁用，当网眼长度超过/低于剩余长度时，网眼会在绳索上 “滑动”。
      5. Span entire length 如果启用，网格将跨越整个绳索的长度，即使它必须沿着绳索轴线被拉伸或压缩。如果禁用，则无论绳索长度如何，网格都将沿绳索轴线保持其大小。
      6. Instances 网片应该沿着绳子重复多少次。
      7. Instance spacing 网格实例之间的间隙大小。
      8. Offset 第一个网格实例前留下的初始间隙。
      9. Scale 缩放网格实例。
      10. Section twist 每个绳段的捻度，以度数表示。

在运行时改变绳索长度：ObiRopeCursor

• Obi提供了一个非常通用的组件，可以在运行时修改绳子的长度。ObiRopeCursor。当添加到一个ObiRope时，这个组件将在它的顶部放置一个光标，允许你从该点 "添加 "或 "移除 "绳子，无论哪个方向。把它想象成文本编辑应用中的常规光标：你可以把它放在文本中的任何位置，并在它的位置添加/删除字符。
• 你只需要在运行时调用它的ChangeLength(length)方法。游标将自动处理向绳索添加/移除颗粒/约束，以获得新的长度。
• 它有一些特性：
  1. Cursor Mu：这是光标的归一化位置，新的粒子将被添加到这里或从这里移除。0将把它放在绳子的开始，1将把它放在绳子的结束。任何介于两者之间的值都会把它放在最接近该值的粒子中。
  2. Source Mu：这是添加新粒子时，粒子将从哪里复制的归一化位置。0将把它放在绳子的开始，1将把它放在绳子的结束。任何介于两者之间的值都会把它放在最接近该值的粒子中。
  3. Direction：控制光标方向的布尔值。启用它将使光标指向绳子的末端。禁用该值将使光标指向起点。
  • 举例来说，如果你想通过复制绳索中的第一个粒子，在绳索的中间插入新的粒子，并使它向其末端生长（你可能在开始时固定/钉住了一些粒子，并希望它们保持这种方式），你会将光标μ设置为0.5f，其源μ为0，其方向为true。
  • 使用ObiRopeCursor增加绳索的长度将使用绳索的颗粒池中的颗粒。确保池子足够大（通过设置绳子的Pooled Particles属性），以达到所需的最大长度。当减少绳子的长度时，未使用的粒子将被返回到池中。
  • 在使用游标时，知道绳子的当前长度是非常有用的。使用绳子的RestLength属性来实现。下面的代码使用W和S键增加或减少绳子的长度。你也可以控制变化的速度。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using Obi;

public class RopeLengthController : MonoBehaviour {

	public float speed = 1;
	ObiRopeCursor cursor;
	ObiRope rope;

	void Start () {
		cursor = GetComponentInChildren();
		rope = cursor.GetComponent();
	}

	void Update () {
		if (Input.GetKey(KeyCode.W))
			cursor.ChangeLength(rope.RestLength - speed * Time.deltaTime);

		if (Input.GetKey(KeyCode.S))
			cursor.ChangeLength(rope.RestLength + speed * Time.deltaTime);
	}
}
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• 光标卷绳
• 光标放绳