前言 很多童鞋没有系统的Unity3D游戏开发基础，也不知道从何开始学。 为此我们精选了一套国外优秀的Unity3D游戏开发教程，翻译整理后放送给大家，教您从零开始一步一步掌握Unity3D游戏开发。 本文不是广告，不是推广，是免费的纯干货！ 本文全名：喵的Unity游戏开发之路 - 移动 - 游泳 - 在水中移动和漂浮
游泳 在水中移动和漂浮
- 检测水量。
- 施加水阻力和浮力。
- 在水上游泳，包括上下游泳。
- 使物体漂浮。
这是关于控制角色移动的系列教程的第九部分。它可以漂浮在水中并在水中移动。
本教程使用Unity 2019.4.1f创建。它还使用ProBuilder软件包。
Unity升级
我已升级到Unity 2019.4 LTS和ProBuilder 4.2.3版本，因此某些视觉效果已更改。
效果之一
在游泳池里玩。
水
很多游戏都含有水，而且通常都可以游泳。但是，没有针对互动式水的开箱即用的解决方案。PhysX不直接支持它，因此我们必须自己创建一个近似的水。
水景
为了演示水，我创建了一个包含游泳池的场景。它具有各种岸边配置，两个水平面，两个水隧道，一个水桥以及可以在水底行走的地方。我们的水也可以在任意重力下工作，但是此场景使用简单的均匀重力。
游泳池。
水面由具有半透明蓝色材料的单面扁平网制成。从上方可见，但从下方看不到。
水面。
必须使用设置为触发器的对撞机来描述水的体积。我在大多数体积中都使用了不带网孔的箱式对撞机，缩放比例略大于所需的体积，因此水中不会有任何缝隙。一些地方需要更复杂的ProBuilder网格以适合体积。还必须将其设置为触发器，这可以通过ProBuilder窗口中的“ 设置触发器”选项来完成。请注意，作为触发器的网格碰撞器必须是凸形的。凹面网格会自动生成将其包裹起来的凸面版本，但会导致它戳出所需水量的地方。弯曲的水桥就是一个例子，为此我制作了一个简化的凸对撞机。
水对撞机。
忽略触发器碰撞器
所有水体积对象都在“ 水”层上，应将其排除在运动球体和轨道摄影机的所有层蒙版中。即使到那时，通常我们目前拥有的两个物理查询也仅用于常规对撞机，而不是触发器。可以通过“ 物理/查询命中触发器”项目设置来配置是否检测到触发器。但是我们永远都不想使用代码来检测触发器，因为我们现在拥有什么，因此无论项目设置如何，我们都将其明确化。
第一个查询在MovingSphere.SnapToGround中。将
QueryTriggerInteraction.Ignore
作为最终参数添加到ray cast。
其次，对OrbitCamera.LateUpdate中BoxCast执行相同操作。
检测水
现在，我们可以移动水，好像它不存在一样。但是要支持游泳，我们必须检测到它。我们将通过检查是否在“ 水”层上的触发区域内来完成此操作。首先，在MovingSphere中添加水面罩以及游泳材料，我们将用它来证明它在水中。
水面罩和游泳材料设置。
然后添加一个
InWater
指示球体是否在水中的属性。首先，我们将其设为一个简单的get / set属性，并在
ClearState中
将其重置为
false
。
如果我们不攀爬，请在Update中使用该属性选择中的游泳材料。
最后，通过添加
OnTriggerEnter
和
OnTriggerStay
方法完成对水的检测。它们的工作方式
OnCollisionEnter
与
OnCollisionStay
相同，不同之处在于它们适用于对撞机，并且具有
Collider
参数而不是
Collision
。两种方法都应检查对撞机是否在水层上，如果设置
IsSwimming
为
true
。
球在水中时是蓝色的。
何时调用触发方法？
所有触发方法都在所有碰撞方法之前被调用。
淹没
仅仅知道我们的球体是否与水相交，还不足以使其正常游泳或漂浮。我们需要知道其中有多少被淹没，然后我们可以用它来计算阻力和浮力。
浸没程度
让我们添加一个淹没浮点字段来跟踪球体的淹没状态。值零表示没有水接触，而值1表示完全在水下。然后进行更改
InWater
，使其仅返回淹没是否为正。在ClearState中将其设置回零。
更改触发器方法，以便它们调用新
EvaluateSubmergence
方法，该方法现在仅将淹没设置为1。
淹没范围
我们将使淹没范围可配置。这样，我们可以精确地控制何时球体算在水中以及何时完全浸入水中。我们从球体中心上方的一个偏移点开始测量，一直到最大范围。这样一来，即使我们接触水面，也可以在整个球体进入该区域之前将其完全淹没，或者完全忽略水坑之类的低水位。
偏移量和范围。
使偏移量和范围可配置。使用0.5和1作为默认值，以匹配我们的半径0.5球体的形状。范围应为正。
淹没偏移和范围。
现在，我们必须在
EvaluateSubmergence中
使用水罩执行从偏移点一直向下直至浸入范围的射线投射。在这种情况下，我们确实想击中水，请使用
QueryTriggerInteraction.Collide
。然后，浸入等于1减去击中距离除以范围。
要测试浸水值，请使用它为球临时着色。
淹没，不正确。
这一直到球体完全浸没的那一刻起作用，因为从那时起，我们从已经在水对撞器内部的点开始投射，因此射线投射无法击中它。但这意味着我们已经完全浸入水中，因此我们只要不打任何东西就可以将浸入设为1。
但是，由于身体位置与PhysX检测到触发时的位置不同，因此从水中移出时可能会导致无效的1淹没，这是由于碰撞和触发方法的调用延迟所致。我们可以通过将射线的长度增加一个单位来防止这种情况。这不是完美的，但几乎可以解决所有情况，除非移动速度非常快。退出水时，这将导致浸水变为负值，这很好，因为这不算在水中。
淹没，正确。
现在我们可以摆脱淹没可视化了。
请注意，此方法假定球的中心正下方有水。当球体碰到水体积的侧面或底部时(例如，碰到不真实的水墙时)，情况可能并非如此。在这种情况下，我们立即进入完全淹没状态。
水拖
与水相比，水的运动更为缓慢，因为水比空气造成更大的阻力。因此，加速明显较慢，而减速较快。让我们添加对此的支持，并通过添加水拖动选项(默认设置为1)使其可配置。零到10的范围是可以的，因为10会引起巨大的阻力。
水拖。
我们将使用简单的线性阻尼，类似于PhysX。我们将速度缩放1减去阻力乘以时间增量。在FixedUpdate中调用AdjustVelocity之前进行此操作。我们首先应用阻力，所以总是可以加速。
请注意，这意味着如果水阻力等于1除以固定时间步长，则速度会在单个物理步长中下降为零。如果速度变大，速度将反转。由于我们将最大值设置为10，因此这不会成为问题。为了安全起见，可以确保速度至少缩放为零。
如果我们没有完全淹没，那么我们就不会遇到最大的阻力。因此，因素会浸入阻尼中。
水拖10。
浮力
水的另一个重要属性是事物倾向于将其漂浮在水中。因此，应向我们的球体添加一个可配置的浮力值，该浮力值的最小值为零，默认值为1。该想法是，浮力值为零的物体像石头一样下沉，只是被水拖慢了速度。浮力为1的对象处于平衡状态，完全消除了重力。浮力大于1的物体会浮到水面。2的浮力意味着它的上升和正常下降一样快。
浮力。
我们通过在FixedUpdate中检查是否不是在攀登但在水中来实现这一点。如果是这样，请应用按1减去浮力标定的重力，然后再次考虑浸入。这将覆盖重力的所有其他应用。
浮力1.5。
请注意，实际上向上的力会随着深度的增加而增加，而在我们的情况下，一旦达到最大浸入力，向上的力就保持恒定。这足以产生令人信服的浮力，除非在极深的水中玩耍。
浮力似乎失败的唯一情况是球体最终距离底部太近。在这种情况下，地面弹跳被激活，抵消了浮力。如果我们在水中，我们可以通过中止SnapToGround来避免这种情况。
游泳
现在我们可以在水中漂浮了，下一步就是支持游泳，其中应该包括潜水和浮潜。
游泳门槛
我们只有在水深的情况下才能游泳，但是我们不需要完全浸入水中。因此，让我们添加一个可配置的游泳阈值，该阈值定义游泳所需的最小浸入度。它必须大于零，因此使用0.01–1作为其范围，默认值为0.5。如果球体的至少下半部在水下，则可以使球体游泳。还添加一个
Swimming
指示是否达到游泳阈值的属性。
游泳阈值。
在Update进行调整，以便仅在游泳时使用游泳材料。
接下来，创建一个
CheckSwimming
方法，该方法返回我们是否正在游泳，如果是，则将地面接触计数设置为零，并使接触法线等于上轴。
在
UpdateState中
检查我们是否接地时，在CheckClimbing之后直接调用该方法。这样一来，除了攀登外，游泳凌驾一切。
然后从SnapToGround中取出检查放在水中。这样一来，当我们在水中而不是在游泳时，捕捉动作就会再次起作用。
游泳速度
添加可配置的游泳最大速度和加速度，默认情况下均设置为5。
最大游泳速度和加速度。
在AdjustVelocity中，检查爬升后是否在水中。如果是这样，请使用与通常情况相同的轴使用游泳加速度和速度。
我们在水中越深，我们应该更多地依赖游泳的加速度和速度而不是常规的速度和速度。因此，我们将基于游泳因子在常规值和游泳值之间进行插值，该因子是淹没除以游泳阈值，且最大值限制为1。
其他加速度是正常加速度还是空气加速度取决于我们是否在地面上。
游泳的; 浮力1.1。
潜水和堆焊
现在，我们可以像在地面或空中一样在游泳时移动，因此受控的移动被限制在地面上。垂直运动目前仅是由于重力和浮力。为了控制垂直运动，我们需要第三个输入轴。通过将UpDown轴添加到我们的输入设置中(通过复制Horizontal或Vertical)来支持这一点。我将空格(用于跳跃的键)用于正键，将X用作负键。然后将
playerInput
字段更改为一个Vector3，并在游泳时将其Z分量设置为UpDown轴，否则在Update将其设置为零。从现在开始，我们必须使用的
ClampMagnitude
版本的
Vector3
。
找到当前和新的Y速度分量，并在AdjustVelocity结尾用它们调整速度。这与X和Z相同，但仅在游泳时才执行。
上下游泳；浮力1。
爬和跳
淹没时应该很难爬上或跳下。我们可以通过在
Update中
游泳时忽略玩家的输入来禁止两者。必须明确取消攀爬的愿望。跳跃会重置自身。如果在下一次更新之前进行了多个物理步骤，则仍然有可能在游泳时进行攀爬，但这很好，因为在过渡到游泳的过程中会进行攀爬，因此准确的时间无关紧要。要爬出水面，玩家只需在按下爬升按钮的同时向上游泳，爬升就会在某个时候激活。
虽然站在浅水里有跳的可能，但这使它变得困难得多。我们通过将跳跃速度减小1减去浸没除以游泳阈值，以最小为零来模拟这一点。
在流水中游泳
在本教程中，我们将不考虑水流，但是我们应该处理整个运动的水量，因为它们具有动画效果，就像我们站立或攀爬的常规运动几何一样。为了使这种可能成为可能，如果我们结束游泳，将对撞机传递给EvaluateSubmergence并使用其连接的刚体。如果我们在浅水中，我们将忽略它。
如果我们连接到水体，则不应用EvaluateCollision中的另一个水体代替它。实际上，我们根本不需要任何连接信息，因此我们可以在游泳时跳过EvaluateCollision所有工作。
内置动画水立方；游泳加速10。
漂浮物
现在我们的球体可以游泳了，如果有一些漂浮的物体可以互动，那就太好了。再次，我们必须自己对此进行编程，方法是将其支持添加到已经支持自定义重力的现有组件中。
淹没
像一样
MovingSphere
，向CustomGravityRigidbody中添加submergenceOffset ，submergenceRange ，buoyancy ，waterDrag 和 waterMask ，除了我们不需要游泳加速度，速度或阈值之外。
缩放比例为0.25的多维数据集的淹没设置。
接下来，我们需要一个淹没字段。如果需要，在FixedUpdate中施加重力之前将其重置为零。确定淹没时，我们还需要知道重力，因此也要在野外对其进行跟踪。
float submergence; Vector3 gravity; … void FixedUpdate () { … gravity = CustomGravity.GetGravity(body.position); if (submergence > 0f) { submergence = 0f; } body.AddForce(gravity, ForceMode.Acceleration); }
然后添加所需的触发方法以及
EvaluateSubmergence
方法，该方法的工作原理与以前相同，只是我们仅在需要时才计算向上轴，并且不支持连接的物体。
即使漂浮在水中，物体仍然可以进入睡眠状态。如果是这种情况，那么我们可以跳过评估淹没程度。因此，如果身体正在睡觉，请不要调用OnTriggerStay中的 EvaluateSubmergence 。我们仍然在OnTriggerEnter中这样做，因为这保证了更改。
漂浮
在FixedUpdate中，必要时应用水的阻力和浮力。在这种情况下，我们通过单独的
AddForce
调用而不是将其与法向重力结合来应用浮力。
我们还将拖动应用于角速度，以使对象在漂浮时不会保持旋转。
浮动的多维数据集。
浮动对象现在可以在浮动时以任意旋转结束。通常，物体会以最轻的一面朝上的方式漂浮。我们可以通过添加可配置的浮力偏移矢量(默认设置为零)来模拟这一点。
然后，我们通过调用
AddForceAtPosition
而不是AddForce，在此时应用浮力而不是对象的原点，并将偏移量转换为单词空间作为新的第二个参数。
由于重力和浮力现在作用于不同的点，因此它们会产生角动量，从而将偏移点推到顶部。较大的偏移会产生更强的效果，这会导致快速振荡，因此应将偏移保持较小。
轻微的浮力偏移。
与浮动对象互动
当在其中漂浮着物体的水中游泳时，轨道摄像机会来回晃动，因为它试图停留在物体的前面。可以通过添加一个与常规图层类似的透视图层来避免这种情况，只是将轨道摄像机设置为忽略它。
透明层。
该层仅应用于足够小以忽略或与之交互的对象。
推动浮动的东西。
当透视对象遮挡视图时，我们可以使它们不可见吗？
是的，在这种情况下可以检测到它，可以用来更改对象的可视化。但是，这不是本教程的一部分。
稳定浮动
我们当前的方法适用于小型物体，但不适用于较大且不均匀的物体。例如，大的浮动块在球体与其交互时应保持更稳定。为了增加稳定性，我们必须将浮力作用扩展到更大的区域。这需要更复杂的方法，因此
CustomGravityRigidbody
将其复制并重命名为
StableFloatingRigidbody
。用偏移矢量数组替换其浮力偏移。将浸入也转换为数组，并以
Awake
与偏移数组相同的长度创建它。
进行EvaluateSubmergence调整，以便分别评估所有浮力偏移量的淹没度。
然后
FixedUpdate中
还要对每个偏移量应用阻力和浮力。阻力和浮力都必须除以偏移量，以使最大效果保持不变。对象所经历的实际效果取决于淹没的总数。
通常，对于任何盒子形状，四个点就足够了，除非它们很大或经常部分掉出水面。请注意，偏移量随对象缩放。同样，增加对象的质量使其更稳定。
稳定了四个浮力抵消。
意外的悬浮
如果一个点最终在表面上方足够高，则其光线投射将失败，这将使其错误地算作完全淹没。对于具有多个浮点的大型物体来说，这是一个潜在的问题，因为有些物体可能最终落在水面之上，而物体的另一部分仍被淹没。结果将是高峰最终浮空。您可以通过将一个较大的轻物体部分地从水中推出来实现此目的。
升空后被推。
该问题仍然存在，因为部分物体仍然接触水。为了解决这个问题，当射线投射无法检查该点本身是否在水量之内时，我们必须执行一个额外的查询。可以通过调用
Physics.CheckSphere
位置和小半径(例如0.01)作为参数，然后调用遮罩和交互模式来完成此操作。仅当该查询返回时
true
，我们才应将淹没设置为1。但是，这可能会导致大量额外的查询，因此，通过添加可配置的安全浮动切换项，使其变为可选。仅对于可以充分推入水中的大型物体才需要。
安全浮动。
下一个教程是互动环境。
资源库(Repository)
https://bitbucket.org/catlikecodingunitytutorials/movement-09-swimming/
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原作者：Jasper Flick
原文：
https://catlikecoding.com/unity/tutorials/movement/swimming/
翻译、编辑、整理：MarsZhou
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