平臺遊戲中走與跳的實現

內容簡述：

平臺遊戲中，如何在動作操作方面達到《Celeste》，《死亡細胞》等作品那樣的效果（手感），單純使用物理引擎是比較難做到的，因為我們需要一些反常識的運動效果，而這些效果可能是多種運動組成的，為了更精細的控制物理運動，需要對每一種動作的物理運動做特定的建模與調參。

本文會針對平臺類的遊戲，針對走路，和跳躍這兩個行為，從實現原理上做一些解釋，為了更清晰的表述，文中會使用虛擬碼來解釋。讀完文章，你會了解走，跳的一種實現思路。話不多說，讓我們開始吧。

簡化：

平臺類遊戲，最常見的物體會有，地板，牆，角色這三種，首先我們需要簡化其幾何模型，因為這會大大提高後邊物理計算的效率，也更直觀，更容易理解。


遊戲迴圈：

遊戲迴圈，幾乎所有的遊戲都有一個叫遊戲迴圈的部分，這部分程式碼會被一遍一遍的執行，直到遊戲結束。功能上通常包括收集使用者的輸入，更新所有物體的狀態，渲染成圖等。邏輯如圖


每一個Update函式負責改變遊戲內所有物體的資訊，後邊的Render會根據資料生成一張圖片，也就是常說的一幀。這篇文章所討論的問題就是：在Update函式中，如何計算出每一幀玩家的位置。

走：


從上圖中可以看出來，物體當前幀的位置可以根據上一幀的位置來計算出來。


第3行用來計算偏移距離，即：偏移距離=運動速度x時差。

第4行用來計算當前幀物體的位置，即：當前幀物體的位置=上一幀物體的位置+偏移距離。

利用上邊的實現，我們已經可以使角色運動起來了。


加入牆體：

當加入牆體後，需要對牆體做特殊處理，以保證角色不會直接穿過牆體。


用線段A去和外圍的世界做碰撞檢測，如果有交點，那麼則代表碰撞到物體，需要修正偏移距離。線段A的一個端點可以選擇上一幀物體的中心，另一個端點可以根據當前速度，時差來計算出。那麼，程式碼就變成了這樣：


新加入的程式碼：使用線段與場景內的物體進行求交檢測，如果有交點，更新偏移距離。利用上述程式碼，角色將會被牆壁擋住。


處理坑：

如果用上述程式碼來讓角色走過一個坑洞時，角色會並不會掉落下去，而是直接走過，所以需要特殊處理有坑洞的情況。思路是，首先檢測坑洞，如果沒有檢測到，則保持水平行走，如果檢測到坑洞，則切換物體為掉落狀態。


檢測坑洞具體的方法是向下做一個線段進行碰撞檢測，如果沒有碰撞到物體，代表下邊就是一個坑了。貼出加入坑洞處理的程式碼。


第3行新增了狀態檢測，角色的狀態除了走路之外，還會有跳躍，衝刺……等其它狀態，所以在此我們新增一個變數state用來追蹤當前玩家的狀態，以區分和管理角色的行為。

第10-14行：利用垂直線段向下進行碰撞檢測，如果有交點，那麼修改垂直偏移距離。

第16行：如果檢測到坑洞，則改變角色當前狀態為“下落”

下落狀態：

下落是從跳躍的最高點處開始向下，直到落地的這個間隔。或者是在走路時遇到坑洞後，掉落的這個過程。下落過程中，處理情況和行走是非常的相似的。


第16行，在行走的過程中，如果向下方的碰撞測試沒有檢測的地面，這時需要改變為下落狀態。

第20-23行，在下落的過程中，檢測橫向的牆面，如果有碰撞，需要修正偏移的距離。

第25-30行，在下落的過程中，如果向下方的碰撞測試，檢測到了地面，需要修正垂直偏移距離。


起跳：

起跳是從離開地面到最高點這段過程，當收到玩家指定時，進入跳躍狀態，程式碼如下：


第39-41行，在起跳的過程中，如果達到了跳躍的最高高度，那麼應該切換到下落狀態。

第43-49行，和前邊的程式碼行為是類似的。


總結：

通過上述的描述，我們已經可以實現出平臺遊戲中走與跳的行為了，並且可以方便的擴充套件出更多的運動效果，比如：

• 走路的滑動
• 落地彈一下
• just-in-time jump
• 碰到牆上反彈
• 走路時加速
• 加速跳
• ……
  

為了用盡量短小的篇幅說明問題，文中刪減了一些和物理實現無關的問題，比如動畫管理切換，使用者輸入採集等……文中的截圖，均是採用上述方法實現的。

感謝：文中設定和動畫由畫師AOMZER友情提供

作者：黑小兔
來源：騰訊遊戲學院
原地址：https://gameinstitute.qq.com/community/detail/132969