本節書摘來異步社群《unity 4 3d開發實戰詳解》一書中的第6章，第6.1節，作者： 吳亞峰 , 杜化美 , 張月霞 , 索依娜 責編： 張濤，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。
unity 4 3d開發實戰詳解
在unity内建實體引擎中，首先要介紹的是剛體（rigidbody）的概念。包含有該類元件的遊戲對象，會遵循萬有引力定律，在重力的作用下，使物體垂直下落。剛體元件還會影響物體發生碰撞時的反應，使物體遵循慣性定律，并在其他物體運動沖擊作用下産生速度或者形變。
剛體作為實體引擎中的最基本元件，保證了所有物體受到重力的限制。unity開發平台中，對剛體設定了很多屬性和變量，并對應封裝了多個相關方法，下面進行分别介紹。
1．剛體屬性
為了利于開發者控制實體系統，unity提供了多個屬性接口。開發者可以通過更改這些參數來控制物體的實體狀态。實際開發中，這些參數都被詳細地羅列在屬性檢視器中，開發者很容易就可以對其進行更改。接下來對這些屬性進行介紹。
（1）品質（mass）
該屬性表示剛體的品質，其資料類型是float，預設值為1。其在屬性檢視器中的位置如圖6-1所示。該屬性的大小是有嚴格要求的，一般來說，大部分物體的品質屬性值接近0.1才符合日常生活的感官感受，一旦超過10.0，就會失去仿真所需達到的效果。
（2）平移阻力（drag）
該屬性是物體的平移阻力，其資料類型是float，初始值為0。drag屬性在屬性檢視器中的位置如圖6-2所示。在現實生活中，物體會受到各方面的影響，速度會漸漸衰減，為了模拟這一效果，unity設定了平移阻力屬性。這一屬性值越高，物體的速度衰減越嚴重。
（3）旋轉阻力（angular drag）
該屬性表示物體的旋轉阻力，其資料類型是float，初始值為0.05。其在屬性檢視器中的位置如圖6-3所示。當一個物體進行旋轉的時候，其旋轉的角速度也會受各方面影響衰減，為模拟這一現象，unity設定了旋轉阻力屬性。此屬性值越高，物體的角速度衰減越嚴重。
（4）使用重力（use gravity）
該屬性表示的是該物體是否受到重力的影響，其資料類型是boolean，初始值為true。其在屬性檢視器中的位置如圖6-4所示。這一屬性被設為false時可以模拟物體在外太空狀态下的失重狀态。有時候也可以根據需要用于某些特殊的場合。
注意 當該值被設定為false的時候，物體将不受重力影響，但剛體的其他特性還是存在的。
（5）是否遵循運動學（is kinematic）
該屬性表示本遊戲對象是否遵循牛頓運動學實體定律，其資料類型是boolean，初始值為false。其在屬性檢視器中的位置如圖6-5所示。如果該屬性被置為true，本物體的運動狀态将不受外力、碰撞和關節的影響，而隻受到動畫以及附加在物體上的腳本的影響。
另外，雖然當該屬性被置為true時物體将不受實體定律的限制，但是該物體還是會影響其他的物體，改變其他物體的運動狀态。在遊戲開發中此屬性會被經常用到，想象一下在第一人稱射擊遊戲中，敵人被擊殺後會倒地不動，因為這個敵人對象rigidbody的is kinematic屬性被設定為了true。
（6）插值（interpolate）
該屬性表示的是該物體運動的插值模式。其在屬性檢視器中的位置如圖6-6所示。在預設狀态下，插值interpolate是被禁用的，可以選擇interpolate模式，在此模式下實體引擎會在物體的運動幀之間進行插值，使得運動更加自然。
不得不提的是，插值導緻了實體模拟和渲染的不同步，進而産生物體輕微抖動的現象。建議在開發中，對主要角色使用插值，而其他的則禁用此功能，以達到折中效果。
（7）當機旋轉（freeze rotation）
該屬性表示的是該物體的旋轉是否受到實體定律的限制。其在屬性檢視器中的位置如圖6-7所示。預設狀态下任意軸的旋轉是受實體定律控制的。該屬性的值是修改在每個軸上的旋轉屬性來實作的，實際開發中可以靈活地使用。
在第一人稱射擊遊戲中，通過此屬性去除實體屬性對旋轉的控制，可以使玩家完全控制視角旋轉。
（8）碰撞檢測模式（collision detection）
該屬性表示的是碰撞檢測模式。其在屬性檢視器中的位置如圖6-8所示。預設狀态下，碰撞檢測模式是discrete 。在沒有碰撞檢測的情況下，碰撞物體會穿過對方，産生所謂的“穿透”現象。為避免此類問題的發生，碰撞檢測工作是必須做的。
關于碰撞模式的選擇，可選的有不連續模式（discrete）、連續模式（continuous）和動态連續模式（continuousdynamic），其中動态連續模式适用于高速運動的物體，但是耗費資源較大。連續模式僅僅可以用于球體、膠囊和盒子碰撞者的剛體，而且會嚴重影響物體的運動表現。是以大部分的物體采用不連續模式作為碰撞檢測模式。
2．剛體變量
為了擷取或者更改物體的運動狀态，unity還預留了多個變量接口，這些接口使得運動處理變得相當簡單。接下來将具體地介紹一下這些變量。
（1）剛體的速度（velocity）
此變量表示物體的速度值，在unity中機關1表示現實生活中的1米。在開發過程中，直接更改此變量的值并不是一種明智的做法，因為unity中物體的運動經過非常複雜的計算使得物體的運動自然平滑，如果有外加幹預，會迫使物體的運動模拟失真。
下面的代碼可以實作一個物體的速度驟增，以實作瞬移效果，具體代碼如下：
（2）是否使用重力（usegravity）
此變量表示目前的物體是否受到重力的限制。在開發過程中，靈活地更改此變量可以達到一些特殊的場景要求，比如在外太空環境下的失重狀态。
可以編寫代碼實作物體的失重狀态，具體代碼如下：
（3）當機旋轉（freezerotation）
此變量表示目前的物體的旋轉是否受到實體定律的限制。通過此變量，可以更改x、y、z三個方向中的某個方向的旋轉限制，以達到開發者想要達到的旋轉效果。
該變量使用的具體文法代碼如下所示：
（4）剛體的位置（position）
此變量表示了剛體的位置，改變此變量時，引擎會在實體階段結束後，将物體放置到指定的位置。
下面的腳本實作了将物體放置于原點的功能，具體代碼如下：
說明 這種做法不适用于旋轉物體，可以使用moveposition代替。
（5）剛體的旋轉（rotation）
此變量表示了物體的旋轉狀态，改變此變量時，引擎會在實體階段結束後，将物體旋轉到指定的狀态。
下面的腳本實作了設定物體無旋轉，具體代碼如下：
2 rigidbody.rotation = quaternion.identity;//将物體的旋轉狀态設定為原始态（無旋轉）
3 }
這種做法不适用于旋轉物體。可以使用moverotation方法來代替。
3．剛體常用方法
在講解了剛體的屬性與變量後，有必要講解一下unity提供的相關方法。
（1）給剛體施加力（addforce）
此方法被調用時，将會施加給剛體一個瞬時力，然後物體在力的作用下，産生一個初速度，接着物體在初速度的作用下開始運動。
下面的代碼實作了對物體施加豎直向上的力，具體代碼如下：
addforce方法盡量不要用在update方法中，因為這樣的方法在update中會被不停地調用，與被調用一次不同，這種是模拟了一種加速度的效果。
（2）移動剛體位置（moveposition）
此方法被調用時，會使剛體按照參數移動到某個位置。此方法經常用于fixedupdate方法中。具體用法如下列代碼所示：
（3）旋轉剛體（moverotation）
此方法被調用時，會使剛體按照參數旋轉到某個方位。此方法經常用于fixedupdate方法中。具體用法如下列代碼所示：
前面的内容簡單介紹了剛體的屬性、變量和常用方法。接下來這一部分将講解一下實體管理器（physics manager）的相關内容。
unity作為一個優秀的遊戲開發平台，其出色的管理模式是令人稱贊的。在unity中，不僅可以對單個分組進行屬性設定，也可以對場景全局進行設定。這一部分講解unity中場景的全局實體參數是如何設定的。
1．實體管理器預覽
（1）打開unity開發平台，在菜單欄中選擇“edit”選項，會彈出編輯清單，如圖6-9所示。在編輯清單中，選擇“project settings”選項，彈出全局設定清單，如圖6-10所示。在全局設定清單中選擇“physics”，即可進入實體管理器。
（2）按照第（1）步進行操作以後，會在屬性檢視器中呈現實體管理器編輯器，如圖6-11所示。
2．實體管理器參數
在前面的内容中，講解了實體管理器的打開操作。接下來介紹的是實體管理器中的相關參數的含義和用法。
（1）重力（gravity）。
該屬性表示的是項目中的重力加速度，該參數将被應用于所有剛體。其在實體管理器中的位置如圖6-12所示，該屬性3個數值分别指定在x、y、z方向上的重力加速度，一般重力是豎直向下的，是以隻有y軸上有一個負值，大小預設為機關是-9.81米/（秒^2）。
（2）預設材質（default material）。
該屬性表示當物體沒有被指定實體材質的時候，該物體的預設材質。其在實體管理器中的位置，如圖6-13所示。預設狀态下是沒有指定值的，因為在unity中，每個物體的實體材質可能會有很大的不同，有時候指定預設材質并不是有太大的用途。
（3）反彈門檻值（bounce threshold）。
該屬性表示的是項目中的反彈門檻值，該參數将被應用于所有剛體。其在實體管理器中的位置如圖6-14所示，如果兩個碰撞體的相對速度低于該值，那麼将不會反彈。該值也用于減少抖動，是以不建議設定為很低的值。
（4）休眠速度（sleep velocity）。
該屬性表示的是項目中剛體自動進入休眠時狀态的速度值。其在實體管理器中的位置如圖6-15所示。該值是休眠的預設線速度，低于該速度的物體将會進入休眠。如果沒有這種機制，項目中的所有物體将永遠都在計算中，對于資源的回收利用很不利。
（5）休眠角速度（sleep angular velocity）。
該屬性表示的是項目中的休眠角速度，該參數将被應用于所有剛體。其在實體管理器中的位置如圖6-16所示，如果角速度低于該值，物體将進入休眠狀态。
（6）最大角速度（max angular velocity）。
該屬性表示的是項目中剛體最大的角速度值。其在實體管理器中的位置如圖6-17所示，設定最大值可以避免角速度數值不穩定現象的發生。在腳本中可以用文法rigidbody.maxangular velocity來更改此值。
（7）最小穿透禁區（min penetration for penalty）。
該屬性表示的是項目中的最小穿透禁區，該參數将被應用于所有剛體。其在實體管理器中的位置如圖6-18所示，該屬性的具體含義是在碰撞檢測器将兩個物體分開前，可以穿透多少米的距離。較高的值會導緻較多的物體穿透，不過可以減少抖動。
（8）求解疊代次數（solver iteration count）。
該屬性表示的是項目中關節和連接配接計算過程中的疊代次數。其在實體管理器中的位置如圖6-19所示，決定了關節和連接配接的計算精度。求解疊代次數越高精度越高，但是次數過高會浪費過多的資源，不利于項目的正常運作，一般來說此值設定為7就可以适用于大多數情況。
（9）射線檢測命中觸發器（raycasts hit triggers）。
該屬性表示的是項目中的射線檢測命中觸發器，該參數将被應用于所有剛體。其在實體管理器中的位置如圖6-20所示。如果啟用，那麼進行射線檢測時命中碰撞體會傳回一個命中消息，如果關閉，則不傳回命中消息。
（10）層碰撞矩陣（layer collision matrix）。
該屬性表示的是項目中的層碰撞矩陣，該參數将被應用于所有剛體。其在實體管理器中的位置如圖6-21所示。定義層碰撞檢測系統的行為。
層碰撞矩陣在後面的介紹中會有比較詳細的解釋，此處不再贅述。
1．碰撞的使用
與碰撞相關的内容包括碰撞器（collision）類、碰撞檢測模式選擇和最小穿透禁區設定，後兩個内容已經在前面的内容中進行了詳細的介紹，這裡不再贅述。下面重點講解一下碰撞器類及其相關方法的使用。
（1）碰撞器類的變量如表6-1所示，碰撞器有很多變量供碰撞處理使用，其中除了碰撞接觸點（contacts）變量，其他變量都是隻讀的，讀者請務必注意。
（2）碰撞器相關方法。
碰撞觸發（oncollisionenter）
此方法在碰撞發生時被系統自動調用。該方法會傳遞一個collision類，該類包含了碰撞點和相對速度等資訊。開發者可以利用這些資訊對物體進行碰撞處理，下面的代碼就是一個簡單的例子：
該方法隻有在兩個物體都遵循實體定律的情況下發生，即兩者的is kinematic屬性都為false。
碰撞狀态（oncollisionstay）
此方法在碰撞時兩物體接觸過程中被調用。該方法同樣會傳遞一個collision類，該類包含了碰撞點和相對速度等資訊，下面的代碼就是一個簡單的例子：
退出碰撞（oncollisionexit）
此方法在碰撞時停止觸碰剛體或者碰撞的時候調用。該方法同樣會傳遞一個collision類，該類包含了碰撞點和相對速度等資訊，下面的代碼就是一個簡單的例子：
**1 function oncollisionexit(collisioninfo : collision) { //碰撞結束
2 print("不再和" + collisioninfo.transform.name+"發生碰撞。"); //列印**碰撞結束資訊
2．睡眠的使用
（1）睡眠（sleep）。
該方法被調用時，會強制一個剛體進入睡眠狀态至少一幀的時間。一般用在awake方法中，設定腳本開始執行時剛體睡眠。剛體進入睡眠後，物體相當于沒有剛體存在，其具體的文法如下：
（2）強制喚醒（wakeup）。
該方法被調用時，會強制使一個處于睡眠狀态剛體被喚醒，其具體的文法如下：