运动学角色（2D）

前言

是的，名字听起来很奇怪。“运动学角色”是什么东西？使用这个名称的原因是物理引擎问世之处，它们被称为“动力学（Dynamics）”引擎（因为它们主要处理碰撞响应）。人们做了许多尝试，想使用动力学引擎创建角色控制器，但它并不像看起来那么容易。Godot 拥有你能找到的最好的动力学角色控制器（可以在 2d/platformer 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（Kinematic）的角色控制器。

那么区别是什么呢？：

  • 动力学角色控制器使用的是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.

  • 运动学角色控制器总是假设以非碰撞状态开始，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.

This short tutorial focuses on the kinematic character controller. It uses the old-school way of handling collisions, which is not necessarily simpler under the hood, but well hidden and presented as an 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.

GDScriptC#

  1. extends CharacterBody2D
  3. func _physics_process(delta):
  4.     pass
  1. using Godot;
  3. public partial class MyCharacterBody2D : CharacterBody2D
  4. {
  5.     public override void _PhysicsProcess(double delta)
  6.     {
  7.     }
  8. }

场景设置

To have something to test, here’s the scene (from the tilemap tutorial): kinematic_character_2d_starter.zip. We’ll be creating a new scene for the character. Use the robot sprite and create a scene like this:

../../_images/kbscene.webp

你会注意到, 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.webp

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.webp

移动动态角色

Go back to the character scene, and open the script, the magic begins now! Kinematic body will do nothing by default, but it has a useful function called CharacterBody2D.move_and_collide(). This function takes a Vector2 as an argument, and tries to apply that motion to the kinematic body. If a collision happens, it stops right at the moment of the collision.

所以, 让我们向下移动我们的精灵, 直到它撞上地板:

GDScriptC#

  1. extends CharacterBody2D
  3. func _physics_process(delta):
  4.     move_and_collide(Vector2(0, 1)) # Move down 1 pixel per physics frame
  1. using Godot;
  3. public partial class MyCharacterBody2D : CharacterBody2D
  4. {
  5.     public override void _PhysicsProcess(double delta)
  6.     {
  7.         // Move down 1 pixel per physics frame
  8.         MoveAndCollide(new Vector2(0, 1));
  9.     }
  10. }

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:

GDScriptC#

  1. extends CharacterBody2D
  3. const GRAVITY = 200.0
  5. func _physics_process(delta):
  6.     velocity.y += delta * GRAVITY
  8.     var motion = velocity * delta
  9.     move_and_collide(motion)
  1. using Godot;
  3. public partial class MyCharacterBody2D : CharacterBody2D
  4. {
  5.     private const float Gravity = 200.0f;
  7.     public override void _PhysicsProcess(double delta)
  8.     {
  9.         var velocity = Velocity;
  10.         velocity.Y += (float)delta * Gravity;
  11.         Velocity = velocity;
  13.         var motion = velocity * (float)delta;
  14.         MoveAndCollide(motion);
  15.     }
  16. }

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.

This adds basic support for walking when pressing left and right:

GDScriptC#

  1. extends CharacterBody2D
  3. const GRAVITY = 200.0
  4. const WALK_SPEED = 200
  6. func _physics_process(delta):
  7.     velocity.y += delta * GRAVITY
  9.     if Input.is_action_pressed("ui_left"):
  10.         velocity.x = -WALK_SPEED
  11.     elif Input.is_action_pressed("ui_right"):
  12.         velocity.x =  WALK_SPEED
  13.     else:
  14.         velocity.x = 0
  16.     # "move_and_slide" already takes delta time into account.
  17.     move_and_slide()
  1. using Godot;
  3. public partial class MyCharacterBody2D : CharacterBody2D
  4. {
  5.     private const float Gravity = 200.0f;
  6.     private const int WalkSpeed = 200;
  8.     public override void _PhysicsProcess(double delta)
  9.     {
  10.         var velocity = Velocity;
  12.         velocity.Y += (float)delta * Gravity;
  14.         if (Input.IsActionPressed("ui_left"))
  15.         {
  16.             velocity.X = -WalkSpeed;
  17.         }
  18.         else if (Input.IsActionPressed("ui_right"))
  19.         {
  20.             velocity.X = WalkSpeed;
  21.         }
  22.         else
  23.         {
  24.             velocity.X = 0;
  25.         }
  27.         Velocity = velocity;
  29.         // "MoveAndSlide" already takes delta time into account.
  30.         MoveAndSlide();
  31.     }
  32. }

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.