Poruszanie obiektów w silniku Unity

Poniższy materiał skupia się na dwóch możliwych przykładach poruszania się obiektów 3D- przesuwanie i toczenie. Przesuwanie zrealizujemy dla kapsuły a toczenie zrealizujemy dla kuli. Skrypt ruchu może być przypisany bezpośrednio do obiektu, który zamierzamy poruszać lub możemy utworzyć silnik zarządzający tworzonym światem. W celach dydaktycznych zastosujemy drugie podejście

Zadania silnika ruchu

• obsłuż wybranie obiektu przy pomocy klawiatury (klawisz 1 to kapsuła, klawisz 2 to kula)
• przesuń wybrany obiekt strzałkami
• dla kapsuły zastosuj translację współrzędnych pozycji przez przesuwanie
• dla kuli zastosuj translację współrzędnych pozycji przez toczenie

Bazą wyjściową dla tego projektu jest utworzony prosty świat 3D w tym temacie Pierwszy program 3D

Tworzenie skryptów w Unity

Przesuń kapsułę i kulę w takie miejsce aby spoczywały na podłodze

Utwórz folder na kody skryptów

W folderze Skrypty zainicjuj skrypt w języku C#. Inicjację rozpoczynasz po kliknięciu prawym przyciskiem myszki w obszarze otwartej zakładki folderu Skrypt i wybierasz z menu prawego przycisku myszki poniższe opcje

Skrypt nazwij Ruch

Do sceny dodaj pusty obiekt (Create Empty), który będzie silnikiem gry.

Pustemu obiektowi przypisz nazwę Silnik, a do inspektora tego obiektu przeciągnij myszką utworzony skrypt (o nazwie Ruch). Prawidłowo wykonane czynności pokazuje poniższa ilustracja.

Podwójnym szybkim kliknięciem w ikonę skryptu rozpocznij jego edycję. Zostaniesz przeniesiony do kompilatora Visual Studio. W kodzie wprowadź dwie prywatne zmienne związane z typem GameObject. Patrz poniższy kod

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

public class Ruch : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private GameObject kapsula, kula;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        
    }
}

Zastosowanie polecenia [SerializeField] udostępnia wybrane zmienne w edytorze Unity. Patrz poniższa ilustracja

Do udostępnionych zmiennych przeciągnij myszką z zakładki aktywnej sceny obiekty Capsule i Sphare

Od tej pory w kodzie skryptu Ruch.cs oba obiekty są dostępne (w tym wszystkie ich właściwości)

Piszemy funkcję odpowiedzialną za ruch ruchu

Poniższy kod zapewnia przechwycenie wciśnięcia klawiszy odpowiedzialnych za ruch w wzdłuż wybranych osi poziomej i pionowej rozumianej tak jak na płaszczyźnie. Zestaw klawisz odpowiedzialnych za tę reakcje może być dla danego projektu sceny zmieniony. Zobacz w ustawieniach Edit/ Project Settings/ Input Manager

Funkcja ruchu na tym etapie wykorzystuje przesunięcie współrzędnych po osiach X i Z

void ruszaj()
{
	float kierunek;
	//reaguje na klawisze A,D i strzałki w Lewo, Prawo
	if ((kierunek = Input.GetAxis("Horizontal")) != 0)
	{
		aktywny.transform.Translate(-kierunek*Time.deltaTime*v,0,0);
	}
	if ((kierunek = Input.GetAxis("Vertical")) != 0)
	{
		aktywny.transform.Translate(0,0,-kierunek * Time.deltaTime * v);
	}
}

Funkcję wywołamy w metodzie odświeżania sceny (funkcja Update). Dodajemy zmienną aktywny oraz funkcję wyboru obiektu. Dopisz poniższy kod

private GameObject aktywny;

void aktywnyObiekt()
{
	if (Input.GetKeyUp(KeyCode.Alpha1))
	{
		aktywny = kapsula;
		return;
	}
	if (Input.GetKeyUp(KeyCode.Alpha2))
	{
		aktywny = kula;
		return;
	}
}

Wprowadź poniżesz zmiany w funkcji Start() oraz Update()

// Start is called before the first frame update
void Start()
{
	aktywny = kapsula;
}

// Update is called once per frame
void Update()
{
	aktywnyObiekt();
	ruszaj();
}

Skompiluj program i sprawdź efekt działania. Zauważysz, że w pewnych warunkach kapsuła się przewraca. Patrz poniższa ilustracja

Dzieje się tak ponieważ kapsuła ma dołączone właściwości bryły sztywnej (Rigdbody), a podczas kolizji pojawiają się moment sił skręcających bryłę wzdłuż osi X, Y i Z. Tę niedogodność usuwamy w prosty sposób. Blokujemy obrót względem osi X i Z. Pionową oś Y zostawiamy odblokowaną. Patrz układ poniższych ustawień blokowania

Skompiluj program i sprawdź efekt działania.

Zmiana pozycji przez toczenie

Obiekty 3D mające dołączoną właściwość Rigdbody mogą zmienić pozycję z wykorzystaniem fizyki momentów sił. Dokładnie w taki sam sposób ja się uczysz na fizyce przy mechanice bryły sztywnej. Wprowadzimy zmiany w kodzie pozwalające kuli się toczyć. Zaczniemy od zmiany jednolitej czerwonej tekstury na wzorzystą teksturę. Tak tekstura pozwoli zaobserwować obrót bryły w trakcie toczenia.

Dodajemy współczynnik momentu siły

//wartość współczynnika predkości
//i momentu siły
[SerializeField] private float v = 2.0f,
							  moment=500.0f;
private GameObject aktywny;

Zmieniamy ciało funkcji odpowiadającej za ruch obiektów

void ruszaj()
{
	float kierunek;
	//reaguje na klawisze A,D i strzałki w Lewo, Prawo
	if ((kierunek = Input.GetAxis("Horizontal")) != 0)
	{
		if(aktywny!=kula)
		aktywny.transform.Translate(-kierunek*Time.deltaTime*v,0,0);
		else
		{
			Vector3 momentobrotowy=new Vector3(0, 0, kierunek * Time.deltaTime * moment);
			aktywny.GetComponent<Rigidbody>().AddTorque(momentobrotowy);
		}
	}
	if ((kierunek = Input.GetAxis("Vertical")) != 0)
	{
		if (aktywny != kula)
			aktywny.transform.Translate(0,0,-kierunek * Time.deltaTime * v);
		else
		{
			Vector3 momentobrotowy = new Vector3(kierunek * Time.deltaTime * moment,0,0);
			aktywny.GetComponent<Rigidbody>().AddTorque(momentobrotowy);
		}
	}
}

Skompiluj program i sprawdź efekt działania. Przy zmianie zwrotu obracania się kuli można zauważyć efekt poślizgu. Silnik Uniti daje możliwość tworzenia różnych materiałów fizycznych o różnych współczynnikach tarcia czy też sprężystości.

Tworzymy materiał fizyczny dla kuli

Chcemy do kuli dodać materiał fizyczny który spowoduje, że kula będzie się odbijać tak jak piłeczka pingpongowa, a kula będzie wykonana o większym współczynniku tarcia.

Przechodzimy do folderu Assets/ Materialy

W obszarze otwartego folderu Material klikamy prawym przyciskiem myszki i wybieramy z menu prawego przyciska myszki opcję Create/ Phisic Material

Ustawiamy współczynnik tarcia dynamicznego (dynamic friction), współczynnik tarcia statycznego (static friction) i sprężystość (bounciness). Patrz poniższa ilustracja

Utworzony materiał fizyczny podpinamy do kuli- przeciągamy myszką do kolidera kuli (Sphere Collider).

Przejdź do tworzonej sceny i podnieś kulę o kilka jednostek nad płaszczyzną podłogi. Uruchom program i sprawdź efekt działania.

Po uruchomieniu sceny zauważysz, że kula przy upadku kilka razy odbije się od podłogi.

Pełny kod utworzonego skryptu Silnik.cs

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

public class Ruch : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private GameObject kapsula, kula;
    //wartość współczynnika predkości
    //i momentu siły
    [SerializeField] private float v = 2.0f,
                                  moment=500.0f;
    private GameObject aktywny;

    void toczenie(Rigidbody rb,Vector3 momentObrotowy)
    {
        //dodaj moment obrotowy
        rb.AddTorque(momentObrotowy);
    }
    void aktywnyObiekt()
    {
        if (Input.GetKeyUp(KeyCode.Alpha1))
        {
            aktywny = kapsula;
            return;
        }
        if (Input.GetKeyUp(KeyCode.Alpha2))
        {
            aktywny = kula;
            return;
        }
    }

    void ruszaj()
    {
        float kierunek;
        //reaguje na klawisze A,D i strzałki w Lewo, Prawo
        if ((kierunek = Input.GetAxis("Horizontal")) != 0)
        {
            if(aktywny!=kula)
            aktywny.transform.Translate(-kierunek*Time.deltaTime*v,0,0);
            else
            {
                Vector3 momentobrotowy=new Vector3(0, 0, kierunek * Time.deltaTime * moment);
                aktywny.GetComponent<Rigidbody>().AddTorque(momentobrotowy);
            }
        }
        if ((kierunek = Input.GetAxis("Vertical")) != 0)
        {
            if (aktywny != kula)
                aktywny.transform.Translate(0,0,-kierunek * Time.deltaTime * v);
            else
            {
                Vector3 momentobrotowy = new Vector3(kierunek * Time.deltaTime * moment,0,0);
                aktywny.GetComponent<Rigidbody>().AddTorque(momentobrotowy);
            }
        }
    }
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        aktywny = kapsula;
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        aktywnyObiekt();
        ruszaj();
    }
}