一個地形檢測反例

因此我們想知道什么在角色腳底下呢？首先是距離腳下有多遠。我們會想知道角色的腳是否貼著地面還是在半空中。我們還會想知道腳下地面具體位置坐標，這對于上一章強調過的鉗住地面是很重要的。第三個就是會想知道腳下地形的法線是多少。而最后很有必要知道腳下的GameObject是誰，這使得我們可以為地形添加組件(在超級角色控制器當中，會有SuperCollisionType可以添加到地形當中來描述地形)。

看看之前研究Unity物理API的文章，找到最合適的解決方案是Physics.Raycast。我們可以通過向下打射線找到地面。雖然RaycastHit結構體可以讓我們得到碰撞點，打擊距離，打擊法線以及發生碰撞的對象。第一眼看上去就完全滿足了我們的需求，但是仔細想想還是會有一些問題。

我們的角色控制器是用一系列的球體來表示的，這意味著當直接站在平面上的時候，平面上的最近點就恰好距離底部球體球心一個半徑距離。但是如果角色站在斜坡上就會出問題。如果我們現在還是像之前一樣直接向下打射線，所得的點就不再是底部球體的最近點了。這對于鉗住地面來講會出錯的(具體后面會談到)。
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射線直接從底部球心直接向下打出。在角色站在斜坡的情況下，下面的點是不正確的。而當角色鉗住地面的時候，那個點會讓角色稍稍與斜坡交叉。對于陡峭的坡體來說，這個問題就更加明顯了。

幸運的是，我們有救兵Physics.SphereCast。與其投射一條細微的射線出去，我們可以投射一個球體。這樣就能解決上面提到的問題，從而確保角色總是完全在地表之上。

在使用SphereCast能夠順利工作的同時，也帶來了一些問題。首先是SphereCast碰到碰撞體邊緣的時候，hit.normal返回的是兩個相鄰面的插值。這與Vector3.Lerp函數來類似。
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動畫演示了SphereCast返回的hit.normal的插值情況。

我發現很有必要知道所站的表面法線的真實值，而不是插值。為了解決SphereCast帶來的插值問題。我用單獨的射線分別跟蹤SphereCast所得到鄰近的兩個面，這樣就能夠得到正確的法線(在超級角色控制器的ProbeGround方法中，這個稱為nearHit與farHit，分別表示距離控制器中心的最近的面與最遠的面)。

SphereCast的下一個問題是我們用了它來做地形檢測，但還是會有準確性的問題。我們已經默認了SphereCast打中的所有碰撞體都是地形，我們的角色可以站上去(或者在有的游戲中是滑上去)。但實際上這不是總能行得通的。我們可以有理有據地認為游戲世界的物理表面(角色與之碰撞的對象)可以劃分為地形與墻體，而只有地形表面才應該被地形檢測所檢測出來。最簡單的劃分方法就是將表面法線與某個向量(比如世界空間的Vector3.up)的夾角來劃分。小于90度的是地面，大于90度的是墻面。這樣我們就可以確保不會將墻體也當做地面來處理。我們的地形檢測里這個問題很天然的解決了：我們總是向下投射球體，這就是說這不可能打中90度的墻體。但是，游戲中的墻體法線會接近90度，甚至處于85到90之間。我們想把這些85度的表面看做是墻體，也就是說它們應該忽略SphereCast。
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我們的角色控制器是上不去85度墻的。對于這個墻來說我們的SphereCast的碰撞點是黃色標記，而不是腳下方的平面。這會使得我們的角色會認為自己站在陡坡上，而不是平地上。

最常見的辦法是用Physics.SphereCastAll。它會理想地同時打中墻體與地面，然后我們可以遍歷所有碰撞點，從而找到合適的立足點。不幸的是，SphereCastAll只能每個對象揀選一個碰撞點，也就是說如果墻體與地面是同一個對象，那么這個方案會出錯。

對于上面的問題，我們可以通過減小SphereCast的半徑來解決。這樣確實能解決一些問題，但不是全部。我們還是要想一種可靠的方法來來處理貼著陡坡這個問題。

「PS: 在SuperCharacterController中，陡坡的定義是SuperCollisionType組件的StandAngle值定義的，可以放在所有與角色碰撞的碰撞體上。」

為了解決這個問題，可以想象一下我們腳底下某種地形，如果沒有被陡坡影響，我們是能夠通過SphereCast檢測出來的。賣手機靚號為了找到這個地面，我們可以在SphereCast打中的地方用Raycast。這是主要用于檢驗是否存在這塊地面，而且可以獲取它的法線。

最初SphereCast的碰撞點在黃色標記位置。因為我們與陡坡有碰撞，我們可以Raycast(紅色)來檢測陡坡之下是否有一塊地面在我們之下(紫色)。

這讓我們知道下面有什么，但是由于用了Raycast，而不是SphereCast，我們會又一次遇到之前的問題，碰撞點會讓地形與球體重合。給定我們有的信息(腳下地形的法線)，我們可以將其轉換為近似于SphereCast的數據嗎？答案是Yes。

每當你從控制器底部向下SphereCast，然后碰到了一個表面，就會就在碰撞表面法線與碰撞點之間存在一種聯系。在我們從斜坡碰撞點向下打射線得到正確地面的法線之后，我們的任務就是找到控制器底部向下SphereCast與地面的交點。下面我們看看二維的情況，然后再回來解決三維問題。
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動畫演示了SphereCast的碰撞點與碰撞平面法線的關系。SphereCast的原點在黃色球那里，碰撞在紅色球那里，碰撞點標記為藍色。注意到隨著斜坡越來越斜，紅色圓形就越往上。

由于我們想找一個二維空間的點，而這兩個值分別是x和y。如果計算正確，x和y會將我們圓形的往下與地面碰撞的點。對應上面的圖來看，我們要用給定的地面法線，找到上圖中藍色交點的位置。

幸運的是，這其實并不困難。復習一下中學的數學知識，通過法線作為角度傳入，我們可以使用三角函數來計算x和y的位置。
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x = Mathf.Sin(groundAngle);

y = Mathf.Cos(groundAngle);

復制代碼

要注意的是，Unity的Sine和Cosine需要以弧度的方式傳入夾角，需要轉換一下。
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通過sine與cosine計算碰撞點的位置

現在我么可以用這些值來調整控制器的位置(乘上半徑)。

「PS: 在SuperCharacterController中，近似計算SphereCast值的方法叫SimulateSphereCast。」

以上就是超級角色控制器中用到所有地形檢測技術。不像之前的文章，這里地形檢測話題是很開放的–上面只是其中的一種，但我法線它在實際中運行的很好。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Unity超级角色控制器研究（四）——地形检测的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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