本文基于unity3D开发一个MMORPG游戏,阐述一下项目中研究3D自由视角控制 和 摇杆操作人物的经验。
整体分为五个部分:
一、3D视角控制
二、摇杆操作移动
三、3D视角结合摇杆一起操作
四、PC适配
五、多人网络同步
一、 3D视角控制(移动端)
3D视角控制的核心逻辑 : 根据用户滑动屏幕的操作,实时旋转摄像头的位置信息。
拆分一下,解决两件事就行:
1、识别并获取用户滑动屏幕的操作
2、实时旋转摄像头的位置信息
先来解决第一件事:如何识别和获取用户滑动屏幕的操作?
用户在屏幕上的是touch事件,这件事比较简单,直接拿用户滑动屏幕的距离即可,API:Input.GetTouch(0).deltaPosition
有可能多个手指在屏幕上滑动,所以这里还必须处理的另一件事是多指触控,代码如下:
//双指触控管理函数
private void TwoFingerControl()
{
if (Input.touchCount == 0)
{
isInUITouch0 = false;
isInUITouch1 = false;
}
else if (Input.touchCount == 1)
{
if (Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Began)
{
OnFingerDown(Input.GetTouch(0).position, 0);
}
else if (Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Moved || Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Stationary)
{
OnFingerMove(Input.GetTouch(0).deltaPosition, 0);
}
else
{
if (Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Moved || Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Stationary)
{
OnFingerMove(Input.GetTouch(0).deltaPosition, 0);
}
}
}
else if (Input.touchCount >= 2)
{
if (Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Began)
{
OnFingerDown(Input.GetTouch(0).position, 0);
}
else if (Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Moved || Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Stationary)
{
OnFingerMove(Input.GetTouch(0).deltaPosition, 0);
}
if (Input.GetTouch(1).phase == TouchPhase.Began)
{
OnFingerDown(Input.GetTouch(1).position, 1);
}
else if (Input.GetTouch(1).phase == TouchPhase.Moved || Input.GetTouch(1).phase == TouchPhase.Stationary)
{
OnFingerMove(Input.GetTouch(1).deltaPosition, 1);
}
}
}
当按下的时候判断是哪个手指的序号,确认一下是否触摸在正确的位置上,如果是正确的位置,则将deltaPosition传入onFingerMove方法做接下来的操作。
接下来解决第二件事:实时旋转摄像头的位置信息
调用camera的RotateAround方法旋转摄像头。API:gameCamera.transform.RotateAround
但不能随意选择摄像头,会引起穿模,所以就需要限制摄像头的x坐标不能超过一定角度,在这个角度上不会影响穿模,具体角度可以自行设定,这里是[10,80]
代码如下:
//获取摄像机初始位置
Vector3 pos = gameCamera.transform.position;
//获取摄像机初始角度
Quaternion rot = gameCamera.transform.rotation;
//摄像机围绕player的位置延player的Y轴旋转,旋转的速度为鼠标水平滑动的速度
gameCamera.transform.RotateAround(player.transform.position, player.transform.up, deltaPosition.x * rotaSpeed);
//可以设定人物的方向要不要跟随转动
//player.transform.RotateAround(player.transform.position, player.transform.up, deltaPosition.x * rotaSpeed);
//摄像机围绕player的位置延自身的X轴旋转,旋转的速度为鼠标垂直滑动的速度
gameCamera.transform.RotateAround(player.transform.position, gameCamera.transform.right, -deltaPosition.y * rotaSpeed);
//获取摄像机x轴向的欧拉角
float x = gameCamera.transform.eulerAngles.x;
//如果摄像机的x轴旋转角度超出范围,恢复初始位置和角度
if (x < 10 || x > 80)
{
gameCamera.transform.position = pos;
gameCamera.transform.rotation = rot;
}
把以上代码放到update()函数体中调用,即可完成3D视角控制的事情。
二、 摇杆操作移动(移动端)
摇杆操作移动的核心原理:制作一个摇杆按钮,记录用户触摸操作摇杆的实时位置,从而控制人物的方向和位置信息。
第一件事:制作一个摇杆按钮,记录用户触摸摇杆的实时位置
1、用两张图叠加一下,挂载到一个GameObject上,取名joystick
image.png2、在这个物体上增加两个Event Trigger事件,分别是Drag和End Drag,让按钮可以拖动事件返回 和 结束拖动的事件返回
image.png
3、绑定一个joystick的脚本,处理这两个事件,拿到用户触摸摇杆的实时位置信息
//拖动
public void on_stick_drag() {
Vector2 pos = Vector2.zero;
//多指的判断就不再这里贴了
RectTransformUtility.ScreenPointToLocalPointInRectangle(this.transform as RectTransform, Input.GetTouch(0).position, this.cs.worldCamera, out pos);
float len = pos.magnitude;
if (len <= 0) {
this.touch_dir = Vector2.zero;
return;
}
// 归一化处理,方便后续做其他逻辑
this.touch_dir.x = pos.x / len; // cos(r)
this.touch_dir.y = pos.y / len; // (sinr) cos^2 + sin ^ 2 = 1;
if (len >= this.max_R) { // this.max_R / len = x` / x = y` / y;
pos.x = pos.x * this.max_R / len;
pos.y = pos.y * this.max_R / len;
}
this.stick.localPosition = pos;
}
//结束拖动
public void on_stick_end_drag() {
this.stick.localPosition = Vector2.zero;
this.touch_dir = Vector2.zero;
}
这样通过这两个事件触发就拿到了拖动和结束拖动的信息,并且将拖动的坐标归一化处理。
第二件事:根据拖动的归一化数据,控制人物移动
private void onJoyStickEvent(string uname, object udata) {
if (this.state != (int)RoleState.Idle && this.state != (int)RoleState.Run) {
return;
}
if (dir.x == 0 && dir.y == 0) {
this.setState((int)RoleState.Idle);
return;
}
this.setState((int)RoleState.Run);
float vx = this.speed * dir.x;
float vz = this.speed * dir.y;
float dt = Time.deltaTime;
Vector3 pos = this.transform.position;
pos.x += (vx * dt);
pos.z += (vz * dt);
if (!this.astar.isWordPosCanGo(pos)) {
return;
}
this.transform.LookAt(pos);
this.transform.position = pos;
}
拿到归一化的x和y坐标,乘以速度,然后更新玩家的朝向和位置信息。
到这里,3D视角控制和摇杆操作这两部分就完成了,但有个很大的问题,目前不能一个手指控制摇杆,一个手指控制视角,所以接下来看第三部分。
三、 3D视角结合摇杆一起操作
这个双指同时操作的核心原理:先判断摄像头旋转后的方向信息,然后将摇杆移动的坐标信息旋转一个角度得到正确的移动坐标位置。
先判断哪个手指是摇杆,哪个手指是视角控制。这件事就不阐述了
来看下核心点:如何判断摄像头旋转后的方向信息,然后将移动的坐标信息旋转一个角度得到正确的移动坐标位置。
从数学上来讲,就是已知圆心(0,0)的情况下,将一个点(x,y),旋转一个角度,得到一个新的点(x1,y1)
具体介绍可以看这篇文章:https://www.zhihu.com/question/58468471
公式是:
/** 旋转公式
* x1=xcosθ-ysinθ
* y1=xsinθ+ycosθ
*/
直接上代码:
//因为我的摄像头是顺时针旋转的,这个公式求的是逆时针旋转的新位置,所以需要将摄像头顺时针转向的角度 转换成 逆时针转向的角度,顺时针旋转一个角度就等于逆时针旋转360减去这个角度
float rotateAngel = 360 - gameCamera.transform.eulerAngles.y;
//计算一个点 逆时针旋转了rotateAngel角度之后,得到的新点坐标
//这个意思是,摄像机旋转一个角度之后,要将人物操作杆的坐标重定向到新方向的坐标位置
/** 旋转公式
* x1=xcosθ-ysinθ
* y1=xsinθ+ycosθ
*/
float x1 = dir.x * Mathf.Cos(rotateAngel * Mathf.Deg2Rad) - dir.y * Mathf.Sin(rotateAngel * Mathf.Deg2Rad);
float y1 = dir.x * Mathf.Sin(rotateAngel * Mathf.Deg2Rad) + dir.y * Mathf.Cos(rotateAngel * Mathf.Deg2Rad);
dir.x = x1;
dir.y = y1;
这样的话,就搞定了摇杆移动和视角控制混合操作了。
四、 PC适配
简单说一下PC适配的两个逻辑,移动控制是将AWSD按键换算成摇杆操作的4个归一化方向,分别是(0,1),(1,0),(0,-1),(-1,0)
代码如下:
if (Input.GetKey(KeyCode.W))
{
EventMgr.Instance.Emit("JoyStick", new Vector2(0, 1));
}
else if (Input.GetKey(KeyCode.S))
{
EventMgr.Instance.Emit("JoyStick", new Vector2(0, -1));
}
else if (Input.GetKey(KeyCode.D))
{
EventMgr.Instance.Emit("JoyStick", new Vector2(1, 0));
}
else if (Input.GetKey(KeyCode.A))
{
EventMgr.Instance.Emit("JoyStick", new Vector2(-1, 0));
}
//如果鼠标抬起来,就取消人物的动作
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.W) || Input.GetKeyUp(KeyCode.S) || Input.GetKeyUp(KeyCode.A) || Input.GetKeyUp(KeyCode.D))
{
EventMgr.Instance.Emit("JoyStick", new Vector2(0, 0));
}
另一个逻辑是,视角控制是将移动端的touch事件转换成PC的鼠标事件,用MouseX代替touch.deltaPos其他逻辑是一致的
代码如下:
private void RotateView()
{
#if UNITY_EDITOR || UNITY_STANDALONE_WIN
if (Input.GetMouseButtonDown(1))
{
isRotaing = true;
}
if (Input.GetMouseButtonUp(1))
{
isRotaing = false;
}
if (isRotaing)
{
//获取摄像机初始位置
Vector3 pos = gameCamera.transform.position;
//获取摄像机初始角度
Quaternion rot = gameCamera.transform.rotation;
//摄像机围绕player的位置延player的Y轴旋转,旋转的速度为鼠标水平滑动的速度
gameCamera.transform.RotateAround(player.transform.position, player.transform.up, Input.GetAxis("Mouse X") * rotaSpeed);
player.transform.RotateAround(player.transform.position, player.transform.up, Input.GetAxis("Mouse X") * rotaSpeed);
//摄像机围绕player的位置延自身的X轴旋转,旋转的速度为鼠标垂直滑动的速度
gameCamera.transform.RotateAround(player.transform.position, gameCamera.transform.right, -Input.GetAxis("Mouse Y") * rotaSpeed);
//获取摄像机x轴向的欧拉角
float x = gameCamera.transform.eulerAngles.x;
//如果摄像机的x轴旋转角度超出范围,恢复初始位置和角度
if (x < 10 || x > 80)
{
gameCamera.transform.position = pos;
gameCamera.transform.rotation = rot;
}
}
cameraOffset = gameCamera.transform.position - player.transform.position;//更新
#elif UNITY_ANDROID
TwoFingerControl();
cameraOffset = gameCamera.transform.position - player.transform.position;//更新
#endif
}
五、 多人网络同步(状态同步)
多人网络移动同步涉及前后端通信,不是本文重点
简单描述下状态同步流程:
1、客户端将joystick拿到的触摸信息归一化,加上玩家摄像头转向信息合并,就是第三部分的混合计算出来的转向+位置信息,发送给后台
2、后台根据客户端的这些信息来计算这个用户的坐标位置(可以设置处理间隔,比如1秒处理20次,就是50ms一次计算,根据后台处理能力和客户端位置同步帧率来平衡这个间隔)
3、后台计算得到的坐标发送给客户端,客户端根据这个位置调整玩家的朝向和位置。
这里面有个点,实际上后台只计算玩家的朝向和位置,客户端摄像头的3D视角的角度是不用后台关心的。
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