Unity-BattleStar丨8. 物理引擎Rigidbody组件、Collider组件、Raycast_physics.raycast和collider的性能

游戏中物理引擎用于模拟真实世界物理环境效果，要实现游戏对象的物理行为，Rigidbody（刚体）组件是必不可少的，当挂载该组件之后，物体立刻受到重力等物理效果影响。如果对象身上还挂载着Collider（碰撞）组件，那么该对象还受到碰撞物理效果影响，例如游戏中的被车撞飞

 

一、Rigidbody组件

Rigidbody组件Unity Manual介绍：Rigidbody

力的效果展示是由Rigidbody组件实现的，只有拥有该组件，物体才会进行力的计算。由Unity Manual我们可知道Rigidbody可实现的功能有哪些

 

1、组件名称释义

1). Mass：质量，kg，并不是重量mg=N

2). Drag：空气阻力

3). Angular Drag：角旋转阻力

4). Use Gravity：用于确认物体是否受重力影响，如果不勾选该项，则物体不受地心引力影响，不再下坠。但该物体还受其他物理效果影响

5). Is Kinematic：物体不受任何物理效果影响，即使我们通过脚本给它赋予很大的力，也不会移动，只能通过Transform来改变其位置。这通常用于玩家的移动，即不使用力来移动物体，也希望物体进行物理计算的情况，这种运动方式称为“动力学（Kinematic）运动”。

        如果该属性设置为true表示该物体运动状态不受外力，碰撞和关节的影响，而只受到动画以及附加在物体上的脚本影响，但是该物体仍然能改变其他物体运动状态，例如游戏中倒下的敌人始终不动 ，就是利用这个不受外力影响的属性，但它也能反馈给其他与他碰撞到的物体一个反作用力，前提是与他碰撞的物体身上要有Rigidbody组件，否则无法产生力的效果（当刚体开启 IsKinematic时，刚体不再参与物理引擎的力计算，如果和他碰撞的物体还没有力，自然就不能计算出碰撞结果）

        a、b都有Collider、Rigidbody组件，a开启Is K inematic，b不开启。a撞b，b动；b撞a，b受反作用力动，a不动

6). Constraints：是否约束该物体在X、Y、Z方向的移动或旋转

 

2、给游戏对象整体施加某个方向的力 AddForce()

Unity Scripting API：Rigidbody.AddForce    ForceMode

我们可通过C#脚本方式给物体施加力

using UnityEngine;
 
public class CubeAddForce : MonoBehaviour {
 
    private Rigidbody myRigidbody;
 
	void Start () {
        myRigidbody = GetComponent<Rigidbody>();
        myRigidbody.AddForce(new Vector3(0, 10, 0), ForceMode.Impulse);
	}
}

当然，代码中的力的方向我们也可写成

AddForce(Vector3.up*10,ForceMode.Impulse)

注意：Vector3（0,10,0）要加new，Vector3.up不用

附单位向量代码

Vector3.up      (0,1,0)
Vector3.down    (0,-1,0)
Vector3.left    (-1,0,0)
Vector3.right   (1,0,0)
Vector3.forward (0,0,1)
Vector3.back    (0,0,-1)

 

ForceMode有四个属性：

a、Force：给Rigidbody添加一个可持续的力，受Mass影响，写在Update()等接口中

b、Acceleration：给Rigidbody添加一个可持续的加速度，忽略Mass影响，可在Start()接口

c、Impulse：立即给Rigidbody添加一个冲力，受Mass影响，可在Start()接口

d、VelocityChange：立即给Rigidbody添加速度，忽略Mass影响，写在Update()等接口中

不考虑其他力，仅考虑重力情况下，在Update中添加的力，并不是每帧调用Force会使物体受到的力处于叠加状态，而是遵循牛顿定律，看该力与物体重力关系，相等时则处于平衡状态，其他情况也遵循牛顿定律F-mg=ma

但不受重力影响的力，不断的调用，没有重力的平衡，只能会使物体受到的力叠加地越来越大，直至飞了出去

 

3、在指定位置施加力  AddForceAtPosition()

AddForceAtPosition(Vector3 Force,Vector3  Position,ForceMode)

在指定位置施加力实现特定效果。

myRigidbody.AddForceAtPosition(Vector3.up, new Vector3(1,0,1),ForceMode.Force);

 

4、实战：模仿手雷爆炸效果 AddExplosionForce()

AddExplosionForce(float explosionForce,Vector3 explosionPosition,float explosionRadius,float upwardsModifier,ForceMode mode)

float explosionForce：爆炸力

Vector3 explosionPosition：爆炸中心位置

float explosionRadius：爆炸半径

float upwardsModifier：调节爆炸出现的位置，使其看起来像掀起对象。默认从爆炸中心到刚体的质量中心力的方向是线性，如果upwardsModifier是非0值，该方向将通过减去中心点Y轴的值修改。例如：如果该值为2，那么爆炸出现在实际位置中心点2单位以下。使用这个参数，可轻易使爆炸似乎把物体扔到空中，这往往比单纯的外力更具戏剧性效果

ForceMode mode：力模式，同上2描述

 

思路：爆炸的力位置是从手雷中心开始的，因此力的位置在手雷中心；

        爆炸是瞬间发生而不是持续发生的，因此要写在Start接口中()；

        爆炸力模式应为瞬间力，而不是持续发生，因此要力的模式应该是Impulse

using UnityEngine;
 
public class CubeAddForce : MonoBehaviour {
 
    private Rigidbody myRigidbody;
 
    private void Start()
    {
        myRigidbody = GetComponent<Rigidbody>();
        myRigidbody.AddExplosionForce(20, new Vector3(0,0.5f,0), 5, 0, ForceMode.Impulse);
    }
}

 

cube中心是（0,0.5,0），我们设置的爆炸中心也是（0,0.5,0），我们可以看到，运行时在cube中心的爆炸，使其向上飞了出去。当我们将爆炸中心调整到（0,0.51,0）时，爆炸力在cube质心点之上，cube无法移动。同时我们也发现，周围的物体无法受中心cube影响而移动，这是因为力没传到周围物体上。

 

 

二、Collider组件

物体运动轨迹改变有两个方式，碰撞或代码。上例没有发生碰撞，力无法传递过去，但没碰撞我们就无法传递力了吗？也可以！通过物理引擎Collider组件的代码，Physics.OverlapSphere(Vector3 position，float radius)方法返回带有Collider的对象，我们只需要遍历他们并给他们的Rigidbody组件施加爆炸位置的力就好了，这当然是要有Collider组件才能实现

注意：组件类型定义变量有GetComponent<>()方法，object型变量不具备该方法

        为什么要检测是否拥有Rigidbody组件？因为只有拥有该组件，物体才会进行力的计算。力才有地方去赋值。有Collider组件，才额外进行碰撞计算

using UnityEngine;
 
public class CubeAddForce : MonoBehaviour {
 
    private Rigidbody myRigidbody;
 
    void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.A))
        {
            myRigidbody = GetComponent<Rigidbody>();
            myRigidbody.AddExplosionForce(20, new Vector3(0, 0.51f, 0), 5, 0, ForceMode.Impulse);
 
            Collider[] colliders = Physics.OverlapSphere(transform.position, 5);
          //Collider[] colliders = Physics.OverlapSphere(new Vector3(0,0,0), 5);
 
//以pointBottom为底部半圆圆心,PointTop为顶部半圆圆心,radius为半径,连接起来构成一个胶囊体
Physics.OverlapCapsule(pointBottom, pointTop, radius, LayerMask);
 
 
        foreach(Collider obj in colliders)
            {
                if (obj.GetComponent<Rigidbody>() != null)   //只有组件变量才有GetComponent<>()方法，因此object型变量自然不具备该方法了
                    obj.GetComponent<Rigidbody>().AddExplosionForce(20, new Vector3(0, 0.5f, 0), 5, 2, ForceMode.Impulse);
            }
        }
    }
}

 

三、Raycast

发射射线，检测一定范围内的物体，返回该物体

Physics.Raycast(Vector3 origin,Vector3 direction,out RaycastHit hitinfo,float maxDistance)

Vector3 origin：射线起点

Vector3 direction：射线方向

out RaycastHit hitinfo：返回检测距离内检测到的物体

float maxDistance：最大检测距离

 

此例我们用Physics.Raycast()方法检测10m距离内的物体。我们先定义RaycastHit类型的变量，用于承载该方法检测返回的物体，当我们按下B键，若距离小于5m，则给它施加一个向上的力

using UnityEngine;
 
public class CubeAddForce : MonoBehaviour
{
    RaycastHit hit;
 
    void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.B))
        {
            if (Physics.Raycast(transform.position, new Vector3(0, -1, 0), out hit, 10f))
            {
                if (hit.distance < 5)
                    GetComponent<Rigidbody>().AddForce(Vector3.up*10,ForceMode.Impulse);
            }
        }
    }
}