使用Unity创建3D无尽跑酷游戏（上）

发表于2017-04-25

本教程将教大家如何使用Unity来制作一款3D跑酷游戏，由于篇幅较长，所以分为上下两部分，今天先为大家介绍上半部分。

下载示例工程：

附件中有

相信大家至少都体验过一款跑酷游戏，一般3D跑酷游戏都有个第三视角的相机，跟随主角朝着某个特定的方向前进。游戏过程中，主角还要设法躲避周围出现的各种各样的危险物体，一旦撞上就会导致主角死亡。游戏关卡可以是变换火车轨道躲避障碍（如《地铁酷跑》），或在拐角处向左或向右拐弯，从而安全跟随设计的路经奔跑（如《神庙逃亡》）。

《地铁酷跑》游戏

《神庙逃亡》游戏

本教程共有两个关卡，包含所有的游戏机制。这些关卡有些共同点，但也有明显的区别。

准备资源

这是一个3D游戏，需要一些3D资源。如果无法自己制作，可以借助Asset Store资源商店，其中就有很多很棒的免费资源。本教程用到的资源包如下：

All Sorts Candy 玩家将搜集糖果来增加得分。
Max Adventure Model 游戏主角“Max”，就以模型名称命名。
Campfire Pack 从这个资源包里找出两个模型当作障碍物。

游戏概述

在游戏启动时，玩家能够看到屏幕上有两个按钮。可以选择游戏的两个关卡之一，一个是“旋转型道路”，另一个是“直线型道路”。

在“旋转型道路”关卡中，Max随着狭小的平台（“路径”）前进直到终点。在到达终点之前，游戏引擎会随机选取下个平台出现的位置，是在左边、右边还是正前方。下一段路经从当前路经的终点开始。当Max到达当前路经的终点时，玩家必须快速向左边或者右边滑动，或者继续前行。如果玩家没有及时操作，Max有可能撞墙并死亡（下图中红色的墙）。当在道路上奔跑时，Max能够捡起前方的糖果增加得分，还能（必须！）跃过一些障碍，当然，为了跟随新出现的路径，Max还可以左右滑动进行拐弯。

旋转道路关卡

注意：这里玩家输入说的是“滑动”。后面会介绍，这个游戏有两种输入方式（按方向键，或者在触摸屏上滑动）。因此，当提到“滑动”，就表明是在触摸屏上操作。

在“直线型道路”关卡中，Max随着一个宽阔的平台持续向前移动。玩家能够左右移动（像在普通的道路上），同时捡起糖果来得分。他也必须以切换轨道或是跳跃的方式，躲避随机出现的障碍物。如果Max撞到障碍物，他会死亡并且游戏结束。

直线型道路关卡

在两种关卡中，理论上游戏可以无限持续下去。当Max撞上红色的墙（旋转型关卡中）或撞到障碍物（两个关卡中）时游戏结束。游戏结束后玩家可以轻轻点击屏幕重新开始。最终，Max奔跑得越久，游戏得分越高。

深入探究

下面实现游戏代码并构建Unity场景。首先来介绍两个关卡都会用到的共同类，然后再分别详细解释各个关卡。接下来介绍这个游戏需要用到的几个类。

游戏输入

开发者能够轻松实现两种输入方式供玩家选择。能通过鼠标/键盘（左，右以及上方向键）或者触屏输入。两种输入方式都以类的方式创建，实现一个特殊接口以便游戏主线程检测输入结果，而不需要了解输入是如何实现的。

关卡介绍

Intro Level是玩家启动游戏后见到的第一个场景。

Intro level主屏幕

Intro level使用Unity UI控件，包含让玩家选择关卡的两个按钮。

[C#] 纯文本查看复制代码

public class IntroLevel : MonoBehaviour {
  
    public void StraightLevelClick()
    {
        SceneManager.LoadScene("straightPathsLevel");
    }
  
    public void RotatedLevelClick()
    {
        SceneManager.LoadScene("rotatedPathsLevel");
    }
}

这个场景仅有一个脚本，包含两个方法。每个方法对应一个按钮的点击响应，利用Unity的SceneManager API让玩家进入下一关。

Constants

Constants类通常包含静态变量（整个项目中都可访问的变量），此外，这个类还能帮助避免对整数及（尤其是）字符串进行硬编码。

[C#] 纯文本查看复制代码

public static class Constants
{
    public static readonly string PlayerTag = "Player";
    public static readonly string AnimationStarted = "started";
    public static readonly string AnimationJump = "jump";
    public static readonly string WidePathBorderTag = "WidePathBorder";
  
    public static readonly string StatusTapToStart = "Tap to start";
    public static readonly string StatusDeadTapToStart = "Dead. Tap to start";
}

这个类包含了一些对游戏有用的静态变量。

GameState枚举

用一个简单的枚举GameState来表示游戏的几种状态：

[C#] 纯文本查看复制代码

public enum GameState
{
    Start,
    Playing,
    Dead
}

GameState枚举很简单，包含游戏的三个状态。即游戏未开始、游戏正在运行以及Max死亡。

TimeDestroyer

为了减轻RAM以及CPU的负担，一些游戏物体在一段时间后会被销毁。例如，Max经过后的道路就不必保留，同时也不必显示在屏幕中。简单的解决方法是一段时间后销毁这个物体，由TimeDestroyer类来实现。

[C#] 纯文本查看复制代码

public class TimeDestroyer : MonoBehaviour
{
  
    void Start()
    {
        Invoke("DestroyObject", LifeTime);
    }
  
    void DestroyObject()
    {
        if (GameManager.Instance.GameState != GameState.Dead)
            Destroy(gameObject);
    }
  
    public float LifeTime = 10f;
}

游戏中的多种预制件都带有TimeDestroyer脚本，尤其是糖果、障碍物以及道路。它将在Max没有死亡的前提下，一段时间后让游戏对象消失。如果玩家在Max死亡后看到游戏对象消失就会比较尴尬。最后，公有字段LifeTime决定了游戏对象存在的时长。

障碍物

为了让游戏可玩性更强，需要在道路上放置一些障碍物。Max在宝贵的时间里，从旁边绕过（两个关卡）障碍物，或者从障碍物上方跳过（旋转型道路关卡）以避免碰撞。如果Max碰撞到障碍，则游戏结束。下图中可以看到用作障碍物的两个模型及组件。

2个障碍物模型预制件

Barrel model 组件

[C#] 纯文本查看复制代码

public class Obstacle : MonoBehaviour {
  
    void OnTriggerEnter(Collider col)
    {
        //if the player hits one obstacle, it's game over
        if(col.gameObject.tag == Constants.PlayerTag)
        {
            GameManager.Instance.Die();
        }
    }
}

如上图所示，每个障碍物都是一个触发器类型的刚体。代码非常简单，就一个方法，当Max撞到障碍物时触发。发生碰撞，则Max死亡且游戏结束。

RedBorder

RedBorder用在“旋转型道路”关卡。用红色是因为它比较显眼，如果Max撞上它，它将杀死Max。Max必须躲避它们，同时跟随正确的路径到达下一段道路（可能在左侧、右侧或正前方）。

RedBorder预制件

RedBorder组件

RedBorder脚本关联RedBorder游戏对象。当Max碰到RedBorder就会死亡同时游戏结束。

Game Manager

Game Manager脚本用来保存一些基本属性，比如游戏状态以及玩家的“Die”方法。脚本代码如下：

[C#] 纯文本查看复制代码

public class GameManager : MonoBehaviour
{
    void Awake()
    {
        if (instance == null)
        {
            instance = this;
        }
        else
        {
            DestroyImmediate(this);
        }
    }
  
    private static GameManager instance;
    public static GameManager Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null)
            {
                instance = new GameManager();
            }
            return instance;
        }
    }

Game Manager脚本是一个单例，它在整个游戏过程中只有一个实例。这个单一实例可以通过Instance静态属性来获取。想了解更多关于单例模式的信息，请查看Unity Wiki。

[C#] 纯文本查看复制代码

protected GameManager()
    {
        GameState = GameState.Start;
        CanSwipe = false;
    }
  
    public GameState GameState { get; set; }
  
    public bool CanSwipe { get; set; }
  
    public void Die()
    {
            UIManager.Instance.SetStatus(Constants.StatusDeadTapToStart);
            this.GameState = GameState.Dead;
    }
  
}

构造函数被声明为protected，这样外部类就无法初始化一个新的GameManager类（这对实现单例来说非常必要）。GameManager包含一个GameState枚举，一个bool值Can Swipe，用于控制是否接受玩家输入（仅“旋转型道路”关卡），以及一个公有方法Die，在Max撞到障碍物并死亡后调用。它会改变游戏状态，并在UI上显示Max死亡的相关信息。

Random Material

Random Material用来为地板上的方块随机选取一些颜色。

旋转型道路关卡，可以看到道路上的随机颜色块

6个材质用于为道路着色

这些材质位于Resources文件夹下，使用下面的代码加载：

[C#] 纯文本查看复制代码

public class RandomMaterial : MonoBehaviour {
  
    // Use this for initialization
    void Awake () {
        GetComponent().material = GetRandomMaterial();
    }
  
    public Material GetRandomMaterial()
    {
        int x = Random.Range(0, 5);
        if (x == 0)
            return Resources.Load("Materials/redMaterial") as Material;
        else if (x == 1)
            return Resources.Load("Materials/greenMaterial") as Material;
        else if (x == 2)
            return Resources.Load("Materials/blueMaterial") as Material;
        else if (x == 3)
            return Resources.Load("Materials/yellowMaterial") as Material;
        else if (x == 4)
            return Resources.Load("Materials/purpleMaterial") as Material;
        else
            return Resources.Load("Materials/redMaterial") as Material;
    }
  
}

Awake期间，它会分配一个随机材质到游戏对象上进行随机着色。

Candy

绝大多数游戏为了让玩家开心，都有增加玩家得分的方式。例如，允许玩家相互竞争来增强可玩性等。本游戏选择一些美妙的3D糖果帮助玩家得分，当Max撞到糖果时增加得分。

下面列出了糖果模型/预制件以及candy_01的组件（其它三个类似）。

四个糖果预制件

Candy组件

[C#] 纯文本查看复制代码

public class Candy : MonoBehaviour
{
    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        transform.Rotate(Vector3.up, Time.deltaTime * rotateSpeed);
    }
  
    void OnTriggerEnter(Collider col)
    {
        UIManager.Instance.IncreaseScore(ScorePoints);
        Destroy(this.gameObject);
    }
  
    public int ScorePoints = 100;
    public float rotateSpeed = 50f;
}

Candy脚本持续沿着Y轴旋转糖果，以便让玩家更容易发现。公有变量ScorePoints保存玩家得分，同时Candy也是一个触发刚体。Max撞击Candy后，Candy对象被摧毁，同时玩家得分。

UIManager

几乎所有游戏都有一个HUD（头显），例如一些2D文本或者图片，用来告知玩家游戏的相关信息。利用Unity的UI系统实现两个很简单的文本：

两个UI文本对象显示游戏状态以及当前得分

UIManager脚本代码如下：

public class UIManager : MonoBehaviour
{
    void Awake()
    {
        if (instance == null)
        {
            instance = this;
        }
        else
        {
            DestroyImmediate(this);
        }
    }
   
    //singleton implementation
    private static UIManager instance;
    public static UIManager Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null)
                instance = new UIManager();
   
            return instance;
        }
    }
   
    protected UIManager()
    {
    }
   
    private float score = 0;
   
    public void ResetScore()
    {
        score = 0;
        UpdateScoreText();
    }
   
    public void SetScore(float value)
    {
        score = value;
        UpdateScoreText();
    }
   
    public void IncreaseScore(float value)
    {
        score += value;
        UpdateScoreText();
    }
   
    private void UpdateScoreText()
    {
        ScoreText.text = score.ToString();
    }
   
    public void SetStatus(string text)
    {
        StatusText.text = text;
    }
   
    public Text ScoreText, StatusText;
   
}

UIManager脚本拥有两个UI文本对象。第一个文本对象显示得分，第二个显示游戏状态。UIManager类本身是一个单例，同时包含一些公有方法，用于设置得分和状态的文本对象。还有保存玩家得分的私有整型变量，通过相应的公有方法来修改。两个游戏关卡都用到了该脚本。

Max动画

将Max模型导入Unity后可以看到Max内嵌的一些动画。本游戏会用到空闲、奔跑以及跳跃动画。

Max 3D模型的动画

使用Unity的Mecanim动画系统来驱动Max。可以在Mecanim里面创建一个状态机，来实现：

Max模型所有必要的状态
每种状态对应一个动画
状态之间的转换以及发生转换的条件

在此游戏中，使用两个boolean变量进行动画状态切换。实际上非常简单：游戏开始时，Max处于空闲状态。当游戏开始时，Max开始奔跑，因此切换到奔跑状态。当玩家向上滑屏（或者按向上方向键）时Max跳跃，因此切换到跳跃状态。在跳跃之后Max落下接触到地面后继续奔跑（回到奔跑状态）。下面可以看到Unity编辑器中的状态转换：