Unity Manual —— Navigation and Pathfinding

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Unity Manual —— Navigation and Pathfinding相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一、两个问题

在Unity中,想要完成自动寻路,需要以下解决两个问题。

1.如何根据当前的level,找到目的地(how to reason about the level to find the destination)

2.如何到达该目的地(how to move there)

第一个问题是全局(globally),静态的,需要计算整个Scene;

第二个问题是局部(locally),动态的,需要实时考虑当前agent的移动方向与如何避免和其他agents发生碰撞,从而从出发点到达目的地

 

二、四个组成

Unity的Navigation System由以下四个内容组成,NavMesh, NavMesh Agent, NavMesh Obstacle, Off-Mesh Link

下面依次介绍这四个组成

1.NavMesh:NavMesh是一个数据结构,其中存储了若干凸多边形(Convex Ploygon)与各个多边形之间的相邻关系。用来表示一个Walkable Surface(表示对象的中心可以walk的地区)

2.NavMesh Agent:NavMeshAgent是一个Component,用来避开动态障碍和其他Agent

3.NavMesh Obstacle:是一个Component,用来描述可移动的障碍

4.Off-Mesh Link:是一个Component,用来描述无法再Walkable Surface中表示的捷径(传送点),如开门,跳过fence或ditch

 

三、寻路步骤

//问题一

将场景光栅化成体素(Voxel)->从中提取出walkable surface ->创建NavMesh(Bake NavMesh)

//问题二

->将start/dest position分别映射到对应的Polygon->利用A*算法,从start polygon开始搜索知道dest polygon,并获得一连串polygons,即corridor(a sequence polygons called corridor)->然后沿着走廊(corridor)的角落走到dest,同时避开其他agents和moving obstacle

PS:steering logic取决于dest方位与desired speed,如果按照原来的speed会与其他agent或者moving obstacle发生碰撞,那么会改变speed

 

四、实现Navigation与个组成的参数设置

1.Build NavMesh(Bake):

①打开Window->Navigation

②选择所有需要被标记为Navigation Static的对象(Collect all Game Object as marked as Navigation Static,即地形)

③check on Navigation Static

④调整Bake设置

⑤Bake

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                         (图一)                                                         (图二)

属性设置:

图一属性

Navigation Static:标记选择的对象为Navigation Static

Generate OffMeshLink:自动生成OffMeshLink

PS:如果创建的Link与预期的有所出入,那么可以适当加大Distance和Height

Navigation Area:选择生成Mesh的Area Type(下面讲解)

图二属性:

前四个用来表示walkable surface的范围(属性的含义就按照字面意思理解就可)

Drop Height和Jump Distance:用来决定自动生成OffMeshLink的条件,当高低小于Drop Height或者跨度小于Jump Distance时,会自动生成OffMeshLink

Manual Voxel Size(手动改变体素尺寸):默认情况下,Unity自动设置体素尺寸,保持每一个agent radius与三个体素对应。可以将这个属性视为Mesh的精准度,当体素越小,那么Mesh就越精准,也就越耗时。一般情况下,无需修改这个属性,有两种情况例外,请自行查看手册。

Min Region Area:规定最小的walkable surface Region area,如果某一Region的面积小值,那么会被剔除(视为non-walkable).如果某一Region处于多块tile的交界处,即使它的面积小于此规定值,那么它也不会被剔除。因为Bake是按tile并行计算的,剔除是在计算时进行的,所以计算时只知道此region在某块tile的面积小于area无法确定所有tile上的面积和小于最小值,所以无法剔除。

Height Mesh:为了准确地放置角色。因为NavMesh是Walkable surface的近似平面,因此可能会将部分地表特色平整化。如一阶一阶的楼梯,可能在NavMesh中就用一个平滑的斜坡表示。这样如果某个对象上台阶就好像是飘上去得(没有准确地放在台阶上),缺乏真实感。如果开启Height Mesh,那么角色会沿着台阶一级一级上去。

2.Create NavMesh Agent

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                      (图三)                                                      (图四)

Agent Size属性:

因为Agent由一个直立的圆柱体来表示,所依前两个属性用来描述此圆柱体的尺寸。

第三个属性(Base Offset)用来表示这个圆柱体底边中心与这个对象中心的偏差,来决定圆柱体上下的平移。

Steering属性:

前三个分别是,速度,角速度和加速度

Stopping Distance:表示距目的地多远时停下来

Auto Braking:表示会不会在接近目的地时,自动刹车(减速) PS:如果在实现巡逻效果时,要关闭自动刹车功能。

Obstacle Avoidance属性:

Quality:表示障碍躲避的品质,如果场景中有多个agent,那么可以适当使用低品质的躲避来保证效率。如果使用None,那么不会进行障碍躲避,就按照普通碰撞来处理。

Priority:表示优先级,如果优先级高(数值小)的话,那么表明此agent身份高贵,别的agent会尽力避免障碍它。

Path Finding属性:

Auto Traverse Off Mesh Link:表示是否开启自动通过OffMeshLink,如果开启的话,那么使用默认的方式完成转移(飘过去),如果关闭的话,那么需要动画系统提供一个转移动画,否则不会发生转移。

Auto Repath:当到达死胡同时,会不会重新寻路。如果无法到达目的地,那么会到一个离目的地最近的位置。

Area Mask:可以行走的Area Type

3.Create Navmesh Obstacle(可选)

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                       (图五)

Nav Mesh Obstacle用来表示可移动障碍

Shape:表示障碍的形状,有Box和Capsule。每种Shape对应尺寸设置的参数。

Carve的含义:在NavMesh上刻出一块区域(Hole)

 

当Carve属性关闭时,表示这个障碍物不会Carve NavMesh,那么这个Obstacle就被单纯地视为Obstacle,类似于Collider。所以agent可能会无法找到正确的path,因为path被Obstacle阻塞,但是agent认为此路可通。通常用于一直在移动的对象,如Vehicle和Character。

当Carve属性开启时,表示这个Obstacle可能会Carve NavMesh。

  当移动距离超过Move Threshold时,视为已移动;当静止时间超过Time To Stationary时,视为静止。

  当Carve Only Stationary关闭时,那么无论当此Obstacle运动或静止时,其都会Carve NavMesh。所以会在运动过程中和静止时,更新NavMesh。通常用于大型,慢速的障碍物如,tank(对于步兵来说是运动中的障碍物)

  当Carve Only Stationary开启时,那么当此Obstacle移动时,Carve Hole会被remove。Agent会使用collision Avoidance来避开它,但是不会绕着它安排路径。(While the obstacle is moving, the agents will avoid it using the collision avoidance, but will not plan paths around it.)当此Obstace静止时,会Carving被再次更新。此模式通常是最合适的选择,特别是当障碍被物理引擎控制的时候。

 

4.Create Off-Mesh Link(可选)

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                       (图六)

此Component可以赋给任意对象,并使用两个对象表示传输点

Start End表示两个传送点

Cost Override:如果为负值,那么使用Area Type的Cost;如果为正值,那么使用此Cost

Bi Directional:开启为双向传输,关闭只能从Start到End

Activated:开启关闭Link

Auto Update Position:开启时,当传输点移动时,Link也会随之移动;关闭时,当传输点移动时,Link保持不变

Navigation Area:标记Area Type

PS:当Link存在时,但是角色无法通过次Link,有以下两个原因:1)角色的Mesh Mask屏蔽了此Link的Area Type 2)Link端点之间没有连接好,可能某个端点太高或太低,在图中可以看到端点上没有圆圈,Link箭头fade

 

五、Navigation Area Type 和 Cost 和 Area Mask

每个Area有个与之对应的Type和Cost值

Cost值可以看作,在此Area上进行的困难程度。

当寻路时,如果有存在条路径,那么会选择总开销最小的那条路径。

总开销 = Σdistance * cost (每小段路径的距离乘上cost值之和)

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                               (图七)

可以在图七所示面板设置全局的Area Cost,也可以在Script中设置不同Agent的不同Cost值。Area Mask也可在全局设置或在Script中设置。

PS:Cost值的设定其实很难影响到结果路径的选择,特别是当路径很长时。Cost值可以视为Hint,例如如果不太希望角色经常使用OffMeshLink那么可以加大Link的Cost值。

 

注:不同场景之间的NavMesh可以用Link来连接,具体查阅官方手册

 

六、具体寻路实现

1.移动到指定目的地:在script中设置agent的dest属性为目的地的position

2.移动到鼠标点击的位置:当鼠标点击时,利用Raycast获取鼠标在屏幕上的二维点对应的3D坐标

3.多点巡逻:关闭刹车,if(remainingDistance<0.5f){gotoNextPoint();}

以上是关于Unity Manual —— Navigation and Pathfinding的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Unity学习:瓦片地图

Unity自定义资源导入器(unity实验性功能)

Unity 物理系列五 关节

Unity 平台依赖编译

Unity Native Plugin

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