[游戏开发]物理系统——射线检测

1、射线检测

目前物体相交的判断：

• 碰撞检测必备条件：刚体，碰撞器
• 范围检测必备条件：碰撞器

如果想要鼠标选择场景上的一物体，或者FPS游戏中无弹道，不产生实际的子弹对象进行移动的情况下，需要判断一条线和物体的碰撞情况，即通过射线检测，可以在指定点发射一个指定方向的射线，判断该射线与哪些碰撞器相交，得到相应对象

2、射线对象

（1）3D世界中的射线

假设有一条起点为坐标（1，0，0），方向为世界坐标z轴正向的射线。

// 参数一：起点
// 参数二：方向向量
Ray r = new Ray(Vector3.right, Vector3.forward);

// Ray中的参数
print(r.origin);        // 起点
print(r.direction);     // 方向

?（2）摄像机发出的射线

得到一条从屏幕位置作为起点，摄像机视口方向的射线

Ray r = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);

注意：单独的射线没有实际的意义，需要结合物理系统进行射线碰撞判断?

3、碰撞射线检测

Physics类中提供了很多进行射线检测的静态函数，有很多重载类型，只需要掌握几个核心常用的函数即可

注意：射线检测和范围检测一样也是瞬时的

（1）最原始的射线检测

// 准备一条射线
Ray r = new Ray(Vector3.zero, Vector3.forward);

// 进行射线检测，如果碰到对象，返回true
// 参数一：射线
// 参数二：检测的最大距离，超过这个距离不检测
// 参数三：检测指定层级，不填检测所有曾
// 参数四：是否忽略触发器，和范围检测一样
// 返回值：bool类型，当碰撞到对象时，返回true，否则返回false
if (Physics.Raycast(r, 1000, 1 << LayMast.NameToLayer("Monster"), QueryTriggerInteraction.UseGlobal)) {
    // TODO.. 碰撞到了对象
    // 但是不知道碰撞到了谁
}

还有一种重载不用传入射线，直接传入起点和方向，也可以用于判断，就是把第一个参数射线变成了射线的两个参数，即起点和方向

if (Physics.Raycast(Vector3.zero, Vector3.forward, 1000, 1 << LayMast.NameToLayer("Monster"), QueryTriggerInteraction.UseGlobal)) {
    // TODO.. 
}

（2）获取相交的单个物体的信息

物体信息类：RaycastHit，该类不仅可以得到碰撞的对象信息，还可以得到碰撞的点、距离、法线等信息

// 参数一：射线
// 参数二：RaycastHit结构体
// 参数三：距离
// 参数四：检测指定层级（不填检测所有层）
// 参数五：是否忽略触发器
// 返回值：是否碰撞到了物体
RaycastHit hitInfo;
if (Physics.Raycast(r, out hitInfo, 1000, 1 << LayerMast.NameToLayer("Monster"), QueryTriggerInteraction.UseGlobal)){
    // 碰撞到了物体，得到了信息

    // 碰撞到的碰撞器信息，可以通过这个得到该物体的所有信息
    // hitInfo.collider
    print(hitInfo.collider.gameobject.name);
    
    // 碰撞到的点
    print(hitInfo.point);

    // 法线信息
    print(hitInfo.normal);

    // 位置信息
    print(hitInfo.transform.position);

    // 碰撞对象离自己的距离
    print(hitInfo.distance);
}

例如在这里，碰撞到的点可以帮助我们在FPS中确定子弹孔的贴图位置，而法线可以帮助确定贴图的旋转方向

?同样的，也可以不用传射线，传射线的起点和方向也可

（3）获取相交的多个物体

可以得到碰撞到的多个对象（因为射线检测是可以穿透的），如果没有结果是容量为0的数组，而数组的索引与碰撞到的顺序是相反的

// 参数一：射线
// 参数二：距离
// 参数三：检测指定层级（不填检测所有层）
// 参数四：是否检测触发器
RaycastHit[] hits = Physics.RaycastAll(r, 1000, 1 << LayerMast.NameToLayer("Monster"), QueryTriggerInteraction.UseGlobal);

for(int i = 0; i < hits.Length; ++i) {
    print(hits[i].collider.gameObject.name);
}

??同样的，也可以不用传射线，传射线的起点和方向也可

还有一种API，返回的是碰撞的数量，通过out得到数据（这里注意的是，虽然RaycastHit是结构体，值类型，但是当申明为数组时，hits是引用类型）

if (Physics.RaycastNonAlloc(r, hits, 1000, 1 << LayerMast.NameToLayer("Monster"), QueryTriggerInteraction.UseGlobal) > 0 ) {
    // TODO....
}

4、使用时注意的问题

• 距离、层级两个参数，都是int类型，当传入参数时，一定要明确传入的参数代表的是距离还是层级

练习题：场景上有一个平面，有一个立方体，当鼠标点击选中立方体时，长按鼠标左键 可以拖动立方体 在平面上移动，点击鼠标右键取消选中

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Lesson23_Exercises : MonoBehaviour
{
    public float offsetY;
    private Transform nowSelObj;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {

    }

    RaycastHit info;
    // Update is called once per frame
    void Update()
    {   
        //选中
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            if( Physics.Raycast(Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition), out info, 1000, 1<<LayerMask.NameToLayer("Player")))
            {
                //记录选中的 对象  位置信息
                nowSelObj = info.transform;
            }
        }

        //当前有选中的对象 并且 是长按
        if( Input.GetMouseButton(0) && nowSelObj != null )
        {
            if(Physics.Raycast(Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition), out info, 1000, 1<< LayerMask.NameToLayer("Floor")))
            {
                nowSelObj.position = info.point + Vector3.up*offsetY;
            }
        }

        //取消选中
        if(Input.GetMouseButtonDown(1))
        {
            //取消记录
            nowSelObj = null;
        }
    }
}