平台游戏中走与跳的实现

内容简述：

        平台游戏中，如何在动作操作方面达到《Celeste》，《死亡细胞》等作品那样的效果（手感），单纯使用物理引擎是比较难做到的，因为我们需要一些反常识的运动效果，而这些效果可能是多种运动组成的，为了更精细的控制物理运动，需要对每一种动作的物理运动做特定的建模与调参。

        本文会针对平台类的游戏，针对走路，和跳跃这两个行为，从实现原理上做一些解释，为了更清晰的表述，文中会使用伪代码来解释。读完文章，你会了解走，跳的一种实现思路。话不多说，让我们开始吧。

简化：

        平台类游戏，最常见的物体会有，地板，墙，角色这三种，首先我们需要简化其几何模型，因为这会大大提高后边物理计算的效率，也更直观，更容易理解。

游戏循环：

        游戏循环，几乎所有的游戏都有一个叫游戏循环的部分，这部分代码会被一遍一遍的执行，直到游戏结束。功能上通常包括收集用户的输入，更新所有物体的状态，渲染成图等。逻辑如图 

        每一个Update函数负责改变游戏内所有物体的信息，后边的Render会根据数据生成一张图片，也就是常说的一帧。这篇文章所讨论的问题就是：在Update函数中，如何计算出每一帧玩家的位置。

走：

        从上图中可以看出来，物体当前帧的位置可以根据上一帧的位置来计算出来。

        第3行用来计算偏移距离，即：偏移距离 = 运动速度 x 时差。

        第4行用来计算当前帧物体的位置， 即：当前帧物体的位置 = 上一帧物体的位置 + 偏移距离。

        利用上边的实现，我们已经可以使角色运动起来了。

加入墙体：

        当加入墙体后，需要对墙体做特殊处理，以保证角色不会直接穿过墙体。

        用线段A去和外围的世界做碰撞检测，如果有交点，那么则代表碰撞到物体，需要修正偏移距离。线段A的一个端点可以选择上一帧物体的中心，另一个端点可以根据当前速度，时差来计算出。那么，代码就变成了这样：

        新加入的代码：使用线段与场景内的物体进行求交检测，如果有交点，更新偏移距离。利用上述代码，角色将会被墙壁挡住。

处理坑：

        如果用上述代码来让角色走过一个坑洞时，角色会并不会掉落下去，而是直接走过，所以需要特殊处理有坑洞的情况。思路是，首先检测坑洞，如果没有检测到，则保持水平行走，如果检测到坑洞，则切换物体为掉落状态。

        检测坑洞具体的方法是向下做一个线段进行碰撞检测，如果没有碰撞到物体，代表下边就是一个坑了。贴出加入坑洞处理的代码。

        第3行添加了状态检测，角色的状态除了走路之外，还会有跳跃，冲刺……等其它状态，所以在此我们添加一个变量state用来追踪当前玩家的状态，以区分和管理角色的行为。

        第10-14行：利用垂直线段向下进行碰撞检测，如果有交点，那么修改垂直偏移距离。

        第16行：如果检测到坑洞，则改变角色当前状态为“下落”

下落状态：

        下落是从跳跃的最高点处开始向下，直到落地的这个间隔。或者是在走路时遇到坑洞后，掉落的这个过程。下落过程中，处理情况和行走是非常的相似的。

        第16行，在行走的过程中，如果向下方的碰撞测试没有检测的地面，这时需要改变为下落状态。

        第20-23行，在下落的过程中，检测横向的墙面，如果有碰撞，需要修正偏移的距离。

        第25-30行，在下落的过程中，如果向下方的碰撞测试，检测到了地面，需要修正垂直偏移距离。

起跳：

        起跳是从离开地面到最高点这段过程，当收到玩家指定时，进入跳跃状态，代码如下：

        第39-41行，在起跳的过程中，如果达到了跳跃的最高高度，那么应该切换到下落状态。

        第43-49行，和前边的代码行为是类似的。

总结：

通过上述的描述，我们已经可以实现出平台游戏中走与跳的行为了，并且可以方便的扩展出更多的运动效果，比如：

• 走路的滑动
• 落地弹一下
• just-in-time jump
• 碰到墙上反弹
• 走路时加速
• 加速跳
• ……

为了用尽量短小的篇幅说明问题，文中删减了一些和物理实现无关的问题，比如动画管理切换，用户输入采集等……文中的截图，均是采用上述方法实现的。

感谢 ：文中设定和动画由 画师AOMZER 友情提供

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