发射射线

发射射线

前言

游戏开发中最常见的任务之一是发射射线(或自定义形状的对象)并检查其击中的内容. 这可以产生复杂的行为, 如AI等. 本教程将介绍如何在2D和3D中执行此操作.

Godot 将所有底层游戏信息存储在服务器中，场景只是一个前端。因此，光线投射通常是较底层的任务。对于简单的光线投射，使用 RayCast 和 RayCast2D 节点就可以了，因为它们将每一帧都返回光线投射的结果。

但是, 很多时候, 射线投射应该是一个更具交互性的过程, 因此必须存在通过代码执行此操作的方法.

空间

在物理世界中,Godot将所有低级的碰撞和物理信息存储在一个空间中. 当前的2D空间, 对于2D物理, 可以通过访问 CanvasItem.get_world_2d().space 获得. 对于3D, 则为 Spatial.get_world().space .

结果空间 RID 可在3D的 PhysicsServer 和2D的 Physics2DServer 中.

获取空间

Godot物理默认与游戏逻辑运行在同一个线程中, 但可以设置为在一个单独的线程上运行, 以便更高效地工作. 由于这一点, 只有在 Node._physics_process() 回调期间访问空间才是安全的. 从这个函数之外访问它可能会因为空间被锁定而导致错误.

要对物理空间执行查询, 必须使用 Physics2DDirectSpaceState 和 PhysicsDirectSpaceState .

在2D中使用以下代码:

GDscript

func _physics_process(delta):
    var space_rid = get_world_2d().space
    var space_state = Physics2DServer.space_get_direct_state(space_rid)

public override void _PhysicsProcess(float delta)
{
    var spaceRid = GetWorld2d().Space;
    var spaceState = Physics2DServer.SpaceGetDirectState(spaceRid);
}

或者更直接:

GDScript

func _physics_process(delta):
    var space_state = get_world_2d().direct_space_state

public override void _PhysicsProcess(float delta)
{
    var spaceState = GetWorld2d().DirectSpaceState;
}

在3D中:

GDScript

func _physics_process(delta):
    var space_state = get_world().direct_space_state

public override void _PhysicsProcess(float delta)
{
    var spaceState = GetWorld().DirectSpaceState;
}

Raycast查询

为了执行二维 raycast射线查询, 可以使用方法 Physics2DDirectSpaceState.intersect_ray() . 例如:

GDScript

func _physics_process(delta):
    var space_state = get_world_2d().direct_space_state
    # use global coordinates, not local to node
    var result = space_state.intersect_ray(Vector2(0, 0), Vector2(50, 100))

public override void _PhysicsProcess(float delta)
{
    var spaceState = GetWorld2d().DirectSpaceState;
    // use global coordinates, not local to node
    var result = spaceState.IntersectRay(new Vector2(), new Vector2(50, 100));
}

结果是一个字典. 如果射线没有击中任何东西, 字典将是空的. 如果它确实碰撞到了物体, 将包含碰撞信息碰撞:

GDScript

if result:
    print("Hit at point: ", result.position)

if (result.Count > 0)
    GD.Print("Hit at point: ", result["position"]);

发生碰撞时, result 字典包含以下数据:

{
   position: Vector2 # point in world space for collision
   normal: Vector2 # normal in world space for collision
   collider: Object # Object collided or null (if unassociated)
   collider_id: ObjectID # Object it collided against
   rid: RID # RID it collided against
   shape: int # shape index of collider
   metadata: Variant() # metadata of collider
}

使用Vector3坐标, 数据在3D空间中类似.

碰撞异常

光线投射的常见用例是使角色能够收集有关其周围世界的数据。这种情况的一个问题是该角色上有碰撞体，因此光线只会检测到其父节点上的碰撞体，如下图所示：

为了避免自相交, intersect_ray() 函数可以采用可选的第三个参数, 这是一个排除数组. 这是如何从KinematicBody2D或任何其他碰撞对象节点使用它的示例:

GDScript

extends KinematicBody2D
func _physics_process(delta):
    var space_state = get_world_2d().direct_space_state
    var result = space_state.intersect_ray(global_position, enemy_position, [self])

class Body : KinematicBody2D
{
    public override void _PhysicsProcess(float delta)
    {
        var spaceState = GetWorld2d().DirectSpaceState;
        var result = spaceState.IntersectRay(globalPosition, enemyPosition, new Godot.Collections.Array { this });
    }
}

例外数组可以包含对象或RID.

碰撞遮罩

虽然例外方法适用于排除父体, 但如果需要大型和/或动态的例外列表, 则会变得非常不方便. 在这种情况下, 使用碰撞层/遮罩系统要高效得多.

intersect_ray() 的第四个可选参数是一个碰撞掩码. 例如, 要使用与父级相同的掩码, 请使用 collision_mask 成员变量:

GDScript

extends KinematicBody2D
func _physics_process(delta):
    var space_state = get_world().direct_space_state
    var result = space_state.intersect_ray(global_position, enemy_position,
                            [self], collision_mask)

class Body : KinematicBody2D
{
    public override void _PhysicsProcess(float delta)
    {
        var spaceState = GetWorld2d().DirectSpaceState;
        var result = spaceState.IntersectRay(globalPosition, enemyPosition,
                        new Godot.Collections.Array { this }, CollisionMask);
    }
}

关于如何设置碰撞掩码, 请参阅代码示例 .

来自屏幕的 3D 光线投射

将一条射线从屏幕上投射到3D物理空间, 对于对象的选取是很有用, 但没有太多必要这样做, 因为 CollisionObject 有一个 “input_event” 信号, 会让你知道它是什么时候被点击的, 但是如果有想要手动操作需要, 可这样.

要从屏幕投射光线, 您需要 Camera 节点. 相机 可以是两种投影模式: 透视和正交. 因此, 必须获得射线原点和方向. 这是因为 origin 在正交模式下改变, 而 normal 在透视模式下改变:

要使用相机获取它, 可以使用以下代码:

GDScript

const ray_length = 1000
func _input(event):
    if event is InputEventMouseButton and event.pressed and event.button_index == 1:
          var camera = $Camera
          var from = camera.project_ray_origin(event.position)
          var to = from + camera.project_ray_normal(event.position) * ray_length

private const float rayLength = 1000;
public override void _Input(InputEvent @event)
{
    if (@event is InputEventMouseButton eventMouseButton && eventMouseButton.Pressed && eventMouseButton.ButtonIndex == 1)
    {
        var camera = GetNode<Camera>("Camera");
        var from = camera.ProjectRayOrigin(eventMouseButton.Position);
        var to = from + camera.ProjectRayNormal(eventMouseButton.Position) * rayLength;
    }
}

请记住, 在 _input() 期间, 空间可能被锁定, 所以实际上这个查询应该在 _physics_process() 中运行.