Godot 引擎中的转向运动

编程问答 2022-04-30

问题描述

我想了解 Godot Engine 中的游戏开发。我正在尝试制作类似于游戏 Missiles 的手机游戏：

Missiles

现在我有一个可以正常工作的操纵杆。我得到的值是归一化的 Vector2：

var joystick_value = joystick.get_value()

但我不知道如何根据操纵杆值改变飞机的速度。加上对飞机可以转动多少（或最大角度）设置一些限制。

（飞机是一个 KinematicBody2D）

有什么想法吗？

解决方法

速度

如果我们谈论的是 KinematicBody2D 和 velocity，我们谈论的是类似这样的脚本，给予或接受：

extends KinematicBody2D

var velocity:Vector2 = Vector2.ZERO # pixels/second

func _physics_process(_delta:float) -> void:
    move_and_slide(velocity)

也许您最好使用 speed 和 direction 而不是 velocity。我们也可以这样做：

extends KinematicBody2D

var speed:float = 0                # pixels/second
var direction:Vector2 = Vector2.UP # pixels

func _physics_process(_delta:float) -> void:
    var velocity = direction.normalized() * speed
    move_and_slide(velocity)

如果我们想要一个 angle 而不是 direction 向量怎么办？当然：

extends KinematicBody2D

var speed:float = 0 # pixels/second
var angle:float = 0 # radians

func _physics_process(_delta:float) -> void:
    var velocity = Vector2.RIGHT.rotated(angle) * speed
    move_and_slide(velocity)

旋转

既然我们要做转向，我们想根据它的速度旋转 KinematicBody2D。

当然，我们可以从 angle 中获得旋转 velocity：

extends KinematicBody2D

var velocity:Vector2 = Vector2.ZERO # pixels/second

func _physics_process(_delta:float) -> void:
    rotation = velocity.angle()
    move_and_slide(velocity)

与 direction 向量类似，或者如果您有 angle，则可以直接使用它。

转向

对于转向，我们将保持速度和改变角度。所以我们想要我上面展示的 speed 和 angle 版本。当然是旋转：

extends KinematicBody2D

var speed:float = 0 # pixels/second
var angle:float = 0 # radians

func _physics_process(_delta:float) -> void:
    rotation = angle
    var velocity = Vector2.RIGHT.rotated(angle) * speed
    move_and_slide(velocity)

现在我们将有一个来自用户输入的 target_angle。在您的情况下，这意味着：

var target_angle = joystick.get_value().angle()

现在，注意我们不知道旋转的方向。执行 target_angle - angle 不起作用，因为反过来旋转可能会更短。因此，我们将这样做：

var angle_difference = wrapf(target_angle - angle,-PI,PI)

wrapf 有什么作用？它将值“包装”到一个范围内。例如，wrapf(11,10) 是 1，因为它经过了 10，1 是 1 + 0。而 1 是 wrapf(4,5,10)，因为它低于 9 而 5 是 1。希望这是有道理的。

我们在从 10 - 1 到 9 的范围内进行环绕，因此它在更短的方向上给出了角度差以进行旋转。

我们还需要 -PI。即单位时间角度变化多少（单位是角度/时间）。请注意，这与角度变化的程度不同（单位为角度）。要转换，我们乘以自上次以来经过的时间：

PI

啊，实际上，我们需要在 angular_speed 的方向上。因此，它的 var delta_angle = angular_speed * delta :

angle_difference

而且我们不想过头。因此，如果 sign 的绝对值大于 var delta_angle = angular_speed * delta * sign(angle_difference) ，我们需要将 delta_angle 设置为 angle_difference：

delta_angle

我们可以在那里保存对 angle_difference 的一次调用：

var angle_difference = wrapf(target_angle - angle,PI)
var delta_angle= angular_speed * delta * sign(angle_difference)
if abs(delta_angle) > abs(angle_difference):
    delta_angle = angle_difference

把它们放在一起：

abs

最后，进行一些重构，包括但不限于将该代码块提取到另一个函数中：

var angle_difference = wrapf(target_angle - angle,PI)
var delta_angle_abs = angular_speed * delta
var delta_angle = delta_angle_abs * sign(angle_difference)
if delta_angle_abs > abs(angle_difference):
    delta_angle = angle_difference

这是一个带有角加速度的版本：

extends KinematicBody2D

var speed:float = 0         # pixels/second
var angle:float = 0         # radians
var angular_speed:float = 0 # radians/second

func _physics_process(delta:float) -> void:
    var target_angle = joystick.get_value().angle()
    var angle_difference = wrapf(target_angle - angle,PI)
    var delta_angle_abs = angular_speed * delta
    var delta_angle = delta_angle_abs * sign(angle_difference)
    if delta_angle_abs > abs(angle_difference):
        delta_angle = angle_difference

    angle += delta_angle
    rotation = angle
    var velocity = Vector2.RIGHT.rotated(angle) * speed
    move_and_slide(velocity)

以及带有角度缓动的闪亮版本：

extends KinematicBody2D

var speed:float = 0         # pixels/second
var angle:float = 0         # radians
var angular_speed:float = 0 # radians/second

func _physics_process(delta:float) -> void:
    var target_angle = joystick.get_value().angle()
    angle = apply_rotation_speed(angle,target_angle,angular_speed,delta)
    rotation = angle
    var velocity = Vector2.RIGHT.rotated(angle) * speed
    move_and_slide(velocity)

static func apply_rotation_speed(from:float,to:float,angle_speed:float,delta:float) -> float:
    var diff = wrapf(to - from,PI)
    var angle_delta = angle_speed * delta
    if angle_delta > abs(diff):
        return to

    return from + angle_delta * sign(diff)

将 extends KinematicBody2D var speed:float = 0 # pixels/second var angle:float = 0 # radians var angular_speed:float = 0 # radians/second var angular_acceleration:float = 0 # radians/second^2 func _physics_process(delta:float) -> void: var target_angle = joystick.get_value().angle() if angle == target_angle: angular_speed = 0 else: angular_speed += angular_acceleration * delta angle = apply_rotation_speed(angle,delta) rotation = angle var velocity = Vector2.RIGHT.rotated(angle) * speed move_and_slide(velocity) static func apply_rotation_speed(from:float,PI) var angle_delta = angle_speed * delta if angle_delta > abs(diff): return to return from + angle_delta * sign(diff) 设置为 0 到 1 之间的某个值，使其在开始旋转时加速，并在接近目标角度时减速。 值为 0 时不旋转。值为 1 时，它以恒定速度旋转。请参阅ease。

我测试了这个答案中的代码（有一些非零值），这是用于鼠标控制的：

extends KinematicBody2D

var speed = 10
var angle:float = 0
var angular_speed:float = 0
export(float,EASE) var angular_easing:float = 1

func _physics_process(delta:float) -> void:
    var target_angle = (get_viewport().get_mouse_position() - position).angle()
    angle = apply_rotation_easing(angle,angular_easing,delta)

    rotation = angle
    var velocity = Vector2.RIGHT.rotated(angle) * speed
    move_and_slide(velocity)

static func apply_rotation_easing(from:float,easing:float,PI)
    var diff_norm = abs(diff)
    var angle_speed = ease(diff_norm / PI,easing)
    var angle_delta = angle_speed * delta
    if angle_delta > diff_norm:
        return to

    return from + angle_delta * sign(diff)

它有效。

game-physicsgodot