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Unity 3D - 太阳系

3D 游戏编程与设计 第四周简答

Unity
Word count: 1.1kReading time: 5 min
2018/03/31 Share

游戏对象运动的本质是什么?

游戏对象的运动，是由游戏对象空间位置的连续变化所形成的。其中，游戏对象的空间位置由游戏中的坐标系统所决定，包含位置、旋转角度和缩放比例等属性。

请用三种方法以上方法，实现物体的抛物线运动。

抛体运动的特点

  • 水平方向：匀速直线运动
  • 竖直方向：自由落体运动（匀变速直线运动）

方法1：修改 transform 属性

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public float HorizontalSpeed = 1.0f; // 水平初速度
public float VerticalSpeed = 1.0f; // 垂直初速度
public float Acceleration = 1.0f; // 抛体运动加速度

void Update () {
    // 更新垂直速度
    VerticalSpeed -= Acceleration * Time.deltaTime;
    // 更新水平位置
    this.transform.position += Vector3.left * HorizontalSpeed * Time.deltaTime;
    // 更新垂直位置
    this.transform.position += Vector3.up * VerticalSpeed * Time.deltaTime;
}

方法2：使用 transform.Translate 方法

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public float HorizontalSpeed = 1.0f; // 水平初速度
public float VerticalSpeed = 1.0f; // 垂直初速度
public float Acceleration = 1.0f; // 抛体运动加速度

void Update () {
    // 更新垂直速度
    VerticalSpeed -= Acceleration * Time.deltaTime;
    // 更新水平位置
    this.transform.Translate (Vector3.left * HorizontalSpeed * Time.deltaTime);
    // 更新垂直位置
    this.transform.Translate (Vector3.up * VerticalSpeed * Time.deltaTime);
}

方法3：使用 Vector3.MoveTowards 方法

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public float HorizontalSpeed = 1.0f; // 水平初速度
public float VerticalSpeed = 1.0f; // 垂直初速度
public float Acceleration = 1.0f; // 抛体运动加速度

void Update () {
    // 更新垂直速度
    VerticalSpeed -= Acceleration * Time.deltaTime;
    // 计算下一位置
    Vector3 NextPosition = this.transform.position + Vector3.left * HorizontalSpeed * Time.deltaTime;
    NextPosition += Vector3.up * VerticalSpeed * Time.deltaTime;
    // 移动到下一位置
    this.transform.position = Vector3.MoveTowards (this.transform.position, NextPosition, 100);
}

方法4：添加 Rigidbody 组件

添加 Rigidbody 组件后，勾选 Use Gravity 属性，游戏对象便能受到重力作用。此时额外增加一个水平速度，即可实现游戏对象的平抛运动。

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public float speed = 1.0f;

void Update () {
    // 水平方向匀速运动
    this.transform.position += Vector3.left * speed * Time.deltaTime;
}

写一个程序，实现一个完整的太阳系， 其他星球围绕太阳的转速必须不一样，且不在一个法平面上。

游戏对象的层次结构

八大行星围绕太阳公转，因此应该设计为太阳的子对象。而月球的轨迹只与地球公转相关，与地球自转无关，因此不能将月球直接设为地球的子对象。解决办法是，新建一个空对象 EarthShadow，使它的位置与地球保持一致，再将月球设为 EarthShadow 的子对象，通过控制 EarthShadow 的自转速度来控制月球绕地球的公转速度。

游戏对象初始位置的确定

创建 RoundSun 脚本，新建不同游戏对象的 Transform 属性，并根据八大行星位置的相对关系，在 Start 函数中给 Transform 属性赋值。

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public class RoundSun : MonoBehaviour {

    // 创建太阳和各行星的位置属性
    public Transform Mercury;
    public Transform Venus;
    public Transform Earth;
    public Transform Mars;
    public Transform Jupiter;
    public Transform Saturn;
    public Transform Uranus;
    public Transform Neptune;
    public Transform EarthShadow;

    // Use this for initialization
    void Start () {
        // 初始化太阳和各行星的位置
        Sun.position = Vector3.zero;
        Mercury.position = new Vector3 (7, 0, 0);
        Earth.position = new Vector3 (12, 0, 0);
        Mars.position = new Vector3 (15, 0, 0);
        Jupiter.position = new Vector3 (20, 0, 0);
        Saturn.position = new Vector3 (28, 0, 0);
        Uranus.position = new Vector3 (35, 0, 0);
        Neptune.position = new Vector3 (40, 0, 0);
        EarthShadow.position = new Vector3 (12, 0, 0);
    }
}

公转和自转

接下来，在 Update 函数中用 RotateAround 方法实现行星的公转，用 Rotate 实现行星的自转。根据太阳系相关数据设定参数。

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public class RoundSun : MonoBehaviour {

  // Update is called once per frame
    void Update () {
        // 公转
        Mercury.RotateAround (Sun.position, new Vector3(0, 10, 1), 47 * Time.deltaTime)；
        Venus.RotateAround (Sun.position, new Vector3(0, 15, -1), 35 * Time.deltaTime);
        Earth.RotateAround (Sun.position, Vector3.up, 30 * Time.deltaTime);
        Mars.RotateAround (Sun.position, new Vector3(0, 18, 2), 24 * Time.deltaTime);
        Jupiter.RotateAround (Sun.position, new Vector3(0, 16, 1), 13 * Time.deltaTime);
        Saturn.RotateAround (Sun.position, new Vector3(0, 20, -1), 9 * Time.deltaTime);
        Uranus.RotateAround (Sun.position, new Vector3(0, 25, -1), 6 * Time.deltaTime);
        Neptune.RotateAround (Sun.position, new Vector3(0, 30, 1), 5 * Time.deltaTime);
        EarthShadow.RotateAround (Sun.position, Vector3.up, 30 * Time.deltaTime);
        // 自转
        Mercury.Rotate (Vector3.down * 6 * Time.deltaTime);
        Venus.Rotate (Vector3.down * 1 * Time.deltaTime);
        Earth.Rotate (Vector3.down * 300 * Time.deltaTime);
        Mars.Rotate (Vector3.up * 300 * Time.deltaTime);
        Jupiter.Rotate (Vector3.up * 600 * Time.deltaTime);
        Saturn.Rotate (Vector3.up * 400 * Time.deltaTime);
        Uranus.Rotate (Vector3.up * 500 * Time.deltaTime);
        Neptune.Rotate (Vector3.up * 500 * Time.deltaTime);
        EarthShadow.Rotate (Vector3.down * 100 * Time.deltaTime);
    }
}

效果

最后，将脚本挂在 MainCamera 上，将游戏对象拖入到相应的 Transform 属性中，并将图片素材拖放到行星上。运行效果如下：


GitHub 源码

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  1. 1. 游戏对象运动的本质是什么?
  2. 2. 请用三种方法以上方法，实现物体的抛物线运动。
    1. 2.1. 方法1：修改 transform 属性
    2. 2.2. 方法2：使用 transform.Translate 方法
    3. 2.3. 方法3：使用 Vector3.MoveTowards 方法
    4. 2.4. 方法4：添加 Rigidbody 组件
  3. 3. 写一个程序，实现一个完整的太阳系， 其他星球围绕太阳的转速必须不一样，且不在一个法平面上。
    1. 3.1. 游戏对象的层次结构
    2. 3.2. 游戏对象初始位置的确定
    3. 3.3. 公转和自转
    4. 3.4. 效果
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