时光煮雨 Unity3D实现2D人物移动-总结篇

Posted 2020-08-22 伊利丹·怒风

系列目录

【Unity3D基础】让物体动起来①--基于UGUI的鼠标点击移动

【Unity3D基础】让物体动起来②--UGUI鼠标点击逐帧移动

时光煮雨 Unity3D让物体动起来③—UGUI DoTween&Unity Native2D实现

时光煮雨 Unity3D实现2D人物动画① UGUI&Native2D序列帧动画

时光煮雨 Unity3D实现2D人物动画② Unity2D 动画系统&资源效率

背景

最近研究Unity3d，2d寻路的实现。所以又一次涉及到了角色坐标位移的问题。系统的对于这个简单问题进行整理和总结。本来就是一个简单的几何问题，结果发现已经有两个小坑，顺便填上，这里做下总结。

实现

需求：通过鼠标点击，控制2d角色移动，就是点哪里，角色向移动到哪里

问题分解：按照时间进行动画分解,鼠标输入（动画开始）、平移（动画进行）、移动结束（动画结束）

前提：这里前面的文章基本解决了一些基础的知识，比如IO获取（鼠标输入），移动的基本方式（Unity中的位置系统transform）

坑：1、平移中的平滑移动，2、如何确定移动了目标点，并使物体停止下来

坑1：平移中的平滑移动

补充知识，关于角色的平移和位置更新，Unity无非就几种方式

A、transform.Translate(new Vector3(1, 1, 1) * moveSpeed * Time.deltaTime); // Translate方法移动不会考虑刚体等碰撞（会直接穿过物体）

// 确保我们的速度不会超过maxDistanceDelta
B、Vector3.MoveTowards(transform.position, targetPos.position, speed * Time.deltaTime);

// 速度会超过移动速度，像弹簧一样
C、Vector3.Lerp(transform.position, targetPos.position, speed * Time.deltaTime);

D、直接设置transform.Positon，最简单的方式

这个坑，真是坑了很多很多人，目前网上一半以上的教程，从严格意义上都是错误的，这里真的想吐槽一下（太他妈不负责了），这个问题我在群里问过一次，结果还被怀疑是菜鸟，其实焦点还是 我用红色标出的这个线性插值函数，其实简单的不得了，就是个直线方程。这里可以参考，以下这两篇文章

unity3d问题集 <2> 对Vector3.Lerp 插值的理解

unity3d Vector3.Lerp解析 http://www.cnblogs.com/shenggege/p/5658650.html

分析为什么“速度会超过移动速度，像弹簧一样”和 线性插值的函数，后来我仔细想了想，其实还是自己知识掌握的不够透彻，具体我们了解以后分析下，经典教程中的函数

    public float moveSpeed;
    public float turnSpeed;

    private Vector3 moveDirection;
    // Use this for initialization
    void Start () {
        moveDirection = Vector3.right;
    }
   
    // Update is called once per frame
    void Update () {

        // 1
        Vector3 currentPosition = transform.position;
        // 2
        if( Input.GetButton("Fire1") ) {
            // 3
            Vector3 moveToward = Camera.main.ScreenToWorldPoint( Input.mousePosition );
            // 4
            moveDirection = moveToward - currentPosition;
            moveDirection.z = 0;
            moveDirection.Normalize();
        }

        Vector3 target = moveDirection * moveSpeed + currentPosition;
        transform.position = Vector3.Lerp( currentPosition, target, Time.deltaTime );
    }
}

这里我们看红色部分的文字，这里之所以不会出现弹簧移动的效果，主要是每次插值都是当前点和这帧将要移动点的位置的插值，其实这里根本没有必要 ，直接设置 transform.position = moveDirection * moveSpeed*Time.deltaTime + currentPosition；（其实本身就是一个 基于时间的线性移动）

还有 本身 Vector3.Lerp(transform.position, targetPos.position, speed * Time.deltaTime); 这么用就有很大的问题

A、speed * Time.deltaTime 当speed设置很大而帧率很低的时候这个系数可能全是1，这样根本就是不插值，

B、当用UGUI时坐标系统是屏幕坐标值很大，这样插值会很不准（这也是我曾经问过的问题，不过没有人回答我）

至此第一个坑填上了，下面我列出使用不同方式来进行移动的相关代码

第一种，改进型插值移动

/// <summary>
/// 使用Vector3的插值进行更新位置
/// </summary>
private void MoveByVector3Lerp()
{
    //1、获得当前位置
    Vector3 curenPosition = this.transform.position;
    //2、获得方向
    if (Input.GetButton("Fire1"))
    {
        Vector3 moveToward = Camera.main.ScreenToWorldPoint(Input.mousePosition);
        moveTowardPosition = moveToward;
        moveTowardPosition.z = 0;

        moveDirection = moveToward - curenPosition;
        moveDirection.z = 0;
        moveDirection.Normalize();
    }

    var distance = Vector3.Distance(curenPosition, moveTowardPosition);
   // Debug.Log(string.Format("curenPosition:{0}, moveTowardPosition{1},distance:{2},speed:{3}", curenPosition, moveTowardPosition, distance, speed * Time.deltaTime));
    if (distance < 0.01f)
    {
        transform.position = moveTowardPosition;
    }
    else
    {
        //3、插值移动
        //目标位置方向加上速度移动
        Vector3 target = moveDirection*speed*Time.deltaTime + curenPosition;
        target.z = 0;
        transform.position = target;
    }
}

　　

第二种，MoveTowards进行移动更新

/// <summary>
/// 使用Vector3的MoveTowards 直接进行位置更新 
/// </summary>
private void MoveByVector3MoveTowards()
{
    //1、获得当前位置
    Vector3 curenPosition = this.transform.position;
    //2、获得方向
    if (Input.GetButton("Fire1"))
    {
        moveTowardPosition = Camera.main.ScreenToWorldPoint(Input.mousePosition);
        moveTowardPosition.z =0;
    }
    if (Vector3.Distance(curenPosition, moveTowardPosition) < 0.01f)
    {
        transform.position = moveTowardPosition;
    }
    else
    {
        //3、插值移动
        //距离就等于 间隔时间乘以速度即可
        float maxDistanceDelta = Time.deltaTime * speed;
        transform.position = Vector3.MoveTowards(curenPosition, moveTowardPosition, maxDistanceDelta);
    }
}

　　

第三种，transform.Translate

/// <summary>
/// 使用Vector3的Translate 直接进行位置更新 
/// </summary>
private void MoveByTransformTranslate()
{
    //1、获得当前位置
    Vector3 curenPosition = this.transform.position;
    //2、获得方向
    if (Input.GetButton("Fire1"))
    {
        moveTowardPosition = Camera.main.ScreenToWorldPoint(Input.mousePosition);
        moveTowardPosition.z = 0;

        moveDirection = moveTowardPosition - curenPosition;
        moveDirection.z = 0;
        moveDirection.Normalize();
    }
    //3、插值移动
    Vector3 target = moveDirection * speed * Time.deltaTime + curenPosition;
    target.z = 0;
    if (Vector3.Distance(curenPosition, moveTowardPosition) < 0.01f)
    {
        transform.position = moveTowardPosition;
    }
    else
    {
        transform.Translate(target - curenPosition);
    }
}

　　

坑2：如何确定移动了目标点，并使物体停止下来

补充知识：其实坑1中列出的三种平移方法，其实并不是什么套路，不是什么标准的动画移动方式，虽然他们也是基于时间的，只能归纳成一种简单的顺序帧移动，这里我查了很多资料还有一种基于时间线的移动方式。

问题描述：这里先说下坑2是怎么回事，就是我们希望角色移动到鼠标点击的点以后停下来，结果发现停不下来，通过调试日志主要的问题在这一行（这也是我以前提出过的一个问题，但无人解答）

if (Vector3.Distance(curenPosition, moveTowardPosition) < 0.01f)

实际上这行代码非常不靠谱，至少有两点

A、单位差异，UGUI中是屏幕坐标也是localPositon像素，Native中是Unit两个单位不同判断的这个距离常量不一样

B、由于speed * Time.deltaTime 每帧移动的距离是与速度和帧率有关的，这个常量(0.01)必须与之匹配需要设置合理的值

C、使用插值计算3维坐标误差会扩大，这里我用“第一种，改进型插值移动”，“第三种，transform.Translate”都出现了误差较大的情况，而“第二种，MoveTowards进行移动更新”，就很准确。

所以系统给出的函数

Vector3.MoveTowards(curenPosition, moveTowardPosition, maxDistanceDelta);

不是白给的，这也是很多人推荐使用这个函数的原因（但不告诉我们为什么）

最后给出我自己写的基于时间线的位移实现

/// <summary>
    /// 鼠标点击移动，目标点
    /// </summary>
    private Vector3 moveTowardPosition = Vector3.zero;
    private Vector3 moveStartPosition = Vector3.zero;
    private float totalTime = 0.0f;
    private float costTime = 0.0f;
    private float timePrecent = 0.0f;

    private bool _isRuning = false;

    /// <summary>
    /// 是否正在移动
    /// </summary>
    public bool IsRuning
    {
        get { return _isRuning; }
        set { _isRuning = value; }
    }

    private void MoveByTimeline()
    {
        /*
         * 获得移动的最终目标位置，根据移动速度获得一共需要移动的时间 totalTime
         * 每一帧，
         *   1、累加 已经逝去的时间，并得到costTime，并获得移动的百分比 precent = costTime/totalTime
         *   2、获得当前精灵的位置，根据precent 进行位置插值，得到这一帧应该移动的位置
         *   3、使用设置移动
         *   4、通过precent判断是否<1 来判断是否移动到了目标位置
         *   5、如果完成，则调用最后一次移动实现，终点移动误差，并置为一些标志位
         */
        //获得当前位置
        Vector3 curenPosition = this.transform.position;
        if (Input.GetButton("Fire1"))
        {
            moveStartPosition = curenPosition;
            //获得移动终点位置
            moveTowardPosition = Camera.main.ScreenToWorldPoint(Input.mousePosition);
            moveTowardPosition.z = 0;

            costTime = 0.0f;
            //计算记录
            var subVector3 = moveTowardPosition - curenPosition;
            //计算需要移动的总时间
            totalTime = subVector3.magnitude / speed;

            _isRuning = true;
        }
        //如果已经移动
        if (_isRuning)
        {
            //如果时间百分比小于1 说明还没有移动到终点
            if (timePrecent < 1)
            {
                //累加时间
                costTime += Time.deltaTime;
                timePrecent = costTime/totalTime;

                Vector3 target = Vector3.Lerp(moveStartPosition, moveTowardPosition, timePrecent);
                transform.position = target;
  
            }
            else //大于或者等于1 了说明是最后一次移动
            {
                transform.position = moveTowardPosition;
                _isRuning = false;
                moveTowardPosition = Vector3.zero;
                timePrecent = 0.0f;
                costTime = 0.0f;
            }
        }
    }

　　

这种方法基本排除了，移动到终点的位移误差问题，缺点是使用的临时变量较多（我不喜欢），而“第二种，MoveTowards进行移动更新”可以基本不使用临时变量。时间线动画实际上这也是一些小的平移组件及itween的核心原理（为什么，还需要进一步探索，也许扩展性更强）

总结

反正被坑很不爽，不过也怪不了别人，还是自己才疏学浅（不是天才，就使劲干）。下一篇 继续探索角色的系列目标点的移动