Unity3D游戏中攻击判定的三种实现方式
Unity3D游戏中攻击判定的三种实现方式
在Unity3D游戏中，攻击判定是实现战斗系统的核心技术之一。本文将探讨三种常见的攻击判定实现方式：基于碰撞检测、基于向量计算和基于射线检测。每种方法都有其优缺点，开发者可以根据具体需求选择合适的技术方案。
1. 基于碰撞检测
这是最容易想到的做法，利用Unity引擎自带的碰撞器组件，为攻击者和受击者添加碰撞器，在碰撞器的回调函数中处理想要实现的功能。在Unity中发生碰撞的物体分为两种：
- 发起碰撞的物体：Rigidbody,CharacterController
- 接受碰撞的物体：所有Collider
所有的Collider上都会带有一个isTrigger开关，当碰撞双方其中一个勾选时视为触发器，不参与后续物理反应，调用碰撞双方的onTrigger脚本
MonoBehaviour.OnTriggerEnter( Collider other ) //当进入触发器
MonoBehaviour.OnTriggerExit( Collider other ) //当退出触发器
MonoBehaviour.OnTriggerStay( Collider other ) //当逗留触发器
当双方均不勾选isTrigger时，调用碰撞双方的onCollision脚本，此时发起碰撞的物体的Rigidbody组件不能勾选isKinematic
MonoBehaviour.OnCollisionEnter( Collision collisionInfo ) //当进入碰撞器
MonoBehaviour.OnCollisionExit( Collision collisionInfo ) //当退出碰撞器
MonoBehaviour.OnCollisionStay( Collision collisionInfo ) // 当逗留碰撞器
具体这两种碰撞什么时候可以检测到如图所示
碰撞检测的优点：
- 碰撞体做的越精细越贴合模型，攻击判定就越真实，不会出现穿模的情况
- 复杂度在模型上，代码工作量小
碰撞检测的缺点：
- 三维的碰撞体参与计算性能开销较大，且碰撞体越精细开销就越大
- 绘制不规则碰撞体需要额外的建模技能，美术工作量大
- 由于发生碰撞的复杂条件，细节的偏差会产生意想不到的效果，使得必须制定规则设定不同图层间的碰撞逻辑，大大增加了工作量
- 脚本调用需要满足“进入”/“离开条件”，在运动速度过快时可能会发生碰撞体穿透。常见的有FPS游戏中的子弹，在一帧内移动距离超过自身碰撞体的长度，就不会触发对应函数。解决办法有降速，加大碰撞体的长度，使用射线进行预判等，Unity官方也提供了一种解决方案——提高检测级别。
- 将默认的离散检测Discrete改为连续检测Continuous，当然这又加大了性能的开销。
2. 基于向量计算
向量有方向也有长度，使用若干向量就可以绘制出攻击范围，遍历攻击范围内的所有目标就可以触发攻击判定了。
Physics.OverlapSphere(Vector3 position, float radius) //返回position为球心，radius为半径的球体空间
//内所有带有碰撞体的物体
Vector3.Dot(Vector A, Vector B) //返回两个物体间的夹角
Vector3.Distance(Vector positionA, Vector positionB)//返回两个物体间的距离
为了配合攻击动画，通常采用帧事件实现
在攻击动画的某些关键帧执行函数，遍历空间删选出处在攻击范围内的目标，触发攻击判定。向量计算的优点：
- 性能开销小
- 没有复杂的条件和逻辑，代码简单
向量计算的缺点：
- 当无用的小物体很多时需要考虑遍历的优化
- 当目标体积过大时，可能出现一小部分进入攻击范围导致误判，视觉效果不真实
- 较多用于范围类技能、爆炸物等的攻击判定，对于单体攻击类的判定效果不好
3. 基于射线检测
射线检测可以看作是对碰撞检测和向量计算的一个折中，在Unity中，射线可以设置发射点、长度、方向，返回射线穿透的物体。
public static bool Raycast(Vector3 origin,Vector3 direction,RaycastHit，float distance,int layerMask)
使用射线可以解决FPS游戏中子弹速度过快导致的碰撞体穿透问题，且性能开销更小，而对于较为复杂的攻击方式，比如刀剑的挥舞，一条射线就不能解决问题了。
public static bool Linecast (Vector3 start,Vector3 end,int layerMask= DefaultRaycastLayers,
QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction=QueryTriggerInteraction.UseGlobal)
//如果有任何碰撞体与 start 和 end 之间的线相交，则返回 true
public static int RaycastNonAlloc (Ray ray, RaycastHit[] results, float maxDistance= Mathf.Infinity,
int layerMask= DefaultRaycastLayers,
QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction= QueryTriggerInteraction.UseGlobal);
//返回int 存储到 results 缓冲区的命中对象数量
在刀剑上记录若干点，攻击时,保存射线点这一帧的位置，然后在下一帧时，从上一帧发出射线到当前这一帧，检测连成的线段是否触碰目标物体，效果如下图所示（红线代表攻击动作每一帧射线点的连线，蓝线代表不同帧射线轨迹）。
此时构造的攻击平面的二维的，如果对攻击判定的厚度有需求，则可以使用球体投射碰撞检测，每帧以每个射线点为球心投射球体，形成的判定轨迹就是三维空间。
public static int SphereCastNonAlloc (Vector3 origin, float radius, Vector3 direction,
RaycastHit[] results, float maxDistance= Mathf.Infinity, int layerMask= DefaultRaycastLayers,
QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction= QueryTriggerInteraction.UseGlobal);
//返回RaycastHit[] 扫描中命中的所有碰撞体的数组
射线检测的优点：
- 表现效果好，性能开销一般
- 适合多种需求，便于开发扩展
射线检测的缺点：
- 代码工作量大，检测时会产生大量缓存，需要垃圾处理和优化
参考资料：