十二、实战项目

十二、实战项目

十二、实战项目：从零开始构建你的第一个Unity3D游戏 - 简易跑酷游戏

本章节我们将通过一个实际的项目——简易跑酷游戏，来综合运用前面章节所学的 Unity3D 知识。我们将从项目创建、场景搭建、角色控制、障碍物生成、UI 设计到游戏逻辑实现，一步步构建一个完整的可玩游戏。通过这个实战项目，你将更深入地理解 Unity3D 的工作流程，并掌握实际开发中的常用技巧和方法。

学习目标：

• 掌握 Unity3D 项目的完整开发流程。

• 学习场景搭建、资源导入和管理。

• 掌握角色控制脚本的编写，包括移动、跳跃等。

• 学习障碍物生成和碰撞检测。

• 学习 UI 界面设计和游戏状态管理。

• 熟悉 C# 脚本在 Unity3D 中的应用。

• 提升解决实际问题的能力和项目经验。

项目概览：

我们的简易跑酷游戏将是一个 3D 横版跑酷游戏。玩家控制角色不断向前奔跑，躲避随机生成的障碍物，尽可能跑得更远，获得更高的分数。

项目核心功能：

• 角色控制： 玩家控制角色左右移动和跳跃。

• 场景生成： 地面无限延伸，营造跑酷的无限感。

• 障碍物生成： 随机生成不同类型的障碍物。

• 碰撞检测： 检测角色与障碍物的碰撞，触发游戏结束。

• UI 显示： 显示当前得分、游戏结束界面等。

• 简单的计分系统： 根据奔跑距离计算得分。

12.1 项目准备与场景搭建

12.1.1 创建新项目

打开 Unity Hub，点击 “新建项目”，选择 3D 模板，项目名称命名为 “SimpleRunner”，选择合适的项目存放路径，点击 “创建”。

12.1.2 导入资源

为了快速搭建场景，我们可以使用 Unity Asset Store 中的免费资源包，或者使用 Unity 提供的基础资源。为了简化，我们这里主要使用 Unity 自带的资源和简单的几何体。

• 地面: 在 Hierarchy 窗口右键点击 "3D Object" -> "Cube"，命名为 "Ground"。在 Inspector 窗口调整 Ground 的 Scale 属性，例如 X = 10, Y = 1, Z = 10，使其成为一个宽阔的地面。

• 角色: 同样在 Hierarchy 窗口右键点击 "3D Object" -> "Capsule"，命名为 "Player"。调整其位置和大小，使其位于地面之上，作为玩家角色。

• 障碍物: 在 Hierarchy 窗口右键点击 "3D Object" -> "Cube"，命名为 "Obstacle"。 作为障碍物预制体，稍后我们将创建多个障碍物实例。

• 光源: 确保场景中有 Directional Light，如果没有，请在 Hierarchy 窗口右键点击 "Light" -> "Directional Light" 创建。调整光源方向，使场景光照适宜。

• 摄像机: 场景中默认会有一个 Main Camera。调整 Main Camera 的位置和角度，使其能够清晰地看到玩家角色和跑道。例如，将其 Position 设置为 (0, 5, -10)，Rotation 设置为 (10, 0, 0)。

12.1.3 场景美化 (可选)

为了使场景更具吸引力，可以进行以下美化操作 (可选)：

• 添加材质: 为地面、角色和障碍物添加不同的材质，例如为地面添加草地材质，为障碍物添加木质或石头材质。可以使用 Unity 自带的 Standard 材质，并调整颜色和纹理。

• 调整光照: 调整 Directional Light 的颜色和强度，营造不同的光照氛围。可以尝试使用烘焙光照来提升性能和效果 (进阶内容，此处暂不深入)。

• 添加天空盒: 在 Window -> Rendering -> Lighting Settings 中，可以设置 Skybox Material，为场景添加天空背景。可以使用 Unity 提供的默认天空盒，或者导入自定义天空盒资源。

12.1.4 场景结构图 (Mermaid)

图形解释： 该 Mermaid 图展示了 Hierarchy 窗口中的主要游戏对象及其基本属性。从 Hierarchy Window 分支出 Ground, Player, Obstacle, Directional Light, Main Camera 等对象，并分别展示了 Ground 的 Scale 属性、Player 和 Obstacle 的形状，以及 Main Camera 的 Position 和 Rotation 属性。

12.2 角色控制脚本编写

12.2.1 创建 PlayerController 脚本

在 Project 窗口的 Assets 文件夹下，右键点击 "Create" -> "C# Script"，命名为 "PlayerController"。双击打开脚本开始编写代码。

12.2.2 编写角色移动代码

using UnityEngine;
public class PlayerController : MonoBehaviour
{
    public float moveSpeed = 5f;
    public float jumpForce = 7f;
    private Rigidbody rb;
    private bool isGrounded;
    void Start()
    {
        rb = GetComponent<Rigidbody>();
    }
    void Update()
    {
        // 左右移动
        float horizontalInput = Input.GetAxis("Horizontal");
        transform.Translate(Vector3.right * horizontalInput * moveSpeed * Time.deltaTime);
        // 跳跃
        if (Input.GetButtonDown("Jump") && isGrounded)
        {
            rb.AddForce(Vector3.up * jumpForce, ForceMode.Impulse);
            isGrounded = false; // 跳跃后设置为不在地面
        }
    }
    // 检测地面碰撞
    void OnCollisionEnter(Collision collision)
    {
        if (collision.gameObject.CompareTag("Ground")) // 假设地面物体添加了 "Ground" 标签
        {
            isGrounded = true; // 接触地面时设置为在地面
        }
    }
}
​

代码详解：

• public float moveSpeed = 5f; 和 public float jumpForce = 7f;: 定义了角色移动速度和跳跃力，public 关键字使其可以在 Inspector 窗口中调整。

• private Rigidbody rb;: 声明一个 Rigidbody 组件变量，用于控制角色的物理运动。

• private bool isGrounded;: 声明一个布尔变量，用于判断角色是否在地面上，控制跳跃条件。

• void Start(): 在游戏开始时获取角色的 Rigidbody 组件。

• void Update(): 每帧执行的代码，用于处理角色移动和跳跃逻辑。

  • float horizontalInput = Input.GetAxis("Horizontal");: 获取水平方向的输入，对应键盘的左右方向键或 A/D 键。

  • transform.Translate(Vector3.right * horizontalInput * moveSpeed * Time.deltaTime);: 使用 Translate 方法控制角色左右移动。Time.deltaTime 用于确保移动速度与帧率无关。

  • if (Input.GetButtonDown("Jump") && isGrounded): 检测是否按下跳跃键 (默认空格键) 并且角色在地面上。

  • rb.AddForce(Vector3.up * jumpForce, ForceMode.Impulse);: 使用 AddForce 方法给角色施加一个向上的瞬时力 (Impulse)，实现跳跃效果。

  • isGrounded = false;: 跳跃后立即将 isGrounded 设置为 false，防止空中连续跳跃。

• void OnCollisionEnter(Collision collision): 当角色与其他物体发生碰撞时调用。

  • if (collision.gameObject.CompareTag("Ground")): 判断碰撞到的物体是否带有 "Ground" 标签。

  • isGrounded = true;: 如果碰撞到地面，则将 isGrounded 设置为 true，允许角色再次跳跃。

12.2.3 应用脚本并配置

1. 选中 Hierarchy 窗口中的 "Player" 对象。

2. 在 Inspector 窗口中，点击 "Add Component" 按钮，搜索并添加 "Rigidbody" 组件。

3. 再次点击 "Add Component" 按钮，搜索并添加 "PlayerController" 脚本。

4. 选中 "Ground" 对象，在 Inspector 窗口中，点击 "Tag" 下拉菜单，选择 "Add Tag"，点击 "+" 号，添加一个名为 "Ground" 的 Tag，然后将 "Ground" 对象设置为 "Ground" Tag。

12.2.4 角色控制流程图 (Mermaid)

图形解释： 该 Mermaid 图展示了 PlayerController 脚本中角色控制的逻辑流程。Update 函数中，首先检查是否有水平输入，有则水平移动；然后检查是否有跳跃输入且角色在地面上，有则施加跳跃力并将 isGrounded 设置为 false。OnCollisionEnter 函数中，检测是否与带有 "Ground" 标签的物体碰撞，是则将 isGrounded 设置为 true。

12.3 障碍物生成与管理

12.3.1 创建 ObstacleSpawner 脚本

在 Project 窗口的 Assets 文件夹下，右键点击 "Create" -> "C# Script"，命名为 "ObstacleSpawner"。双击打开脚本开始编写代码。

12.3.2 编写障碍物生成代码

using UnityEngine;
public class ObstacleSpawner : MonoBehaviour
{
    public GameObject obstaclePrefab; // 障碍物预制体
    public float spawnInterval = 2f;  // 生成间隔
    public float obstacleSpeed = 5f;   // 障碍物移动速度
    public Transform spawnPoint;      // 生成点
    void Start()
    {
        InvokeRepeating("SpawnObstacle", 0f, spawnInterval); // 定时生成障碍物
    }
    void SpawnObstacle()
    {
        GameObject obstacle = Instantiate(obstaclePrefab, spawnPoint.position, Quaternion.identity); // 生成障碍物
        Rigidbody obstacleRb = obstacle.GetComponent<Rigidbody>();
        if (obstacleRb == null)
        {
            obstacleRb = obstacle.AddComponent<Rigidbody>(); // 如果没有 Rigidbody 组件则添加
            obstacleRb.isKinematic = true; // 设置为 Kinematic，手动控制移动
        }
        obstacle.GetComponent<ObstacleMovement>().speed = obstacleSpeed; // 将速度传递给障碍物移动脚本
    }
}
​

12.3.3 创建 ObstacleMovement 脚本

在 Project 窗口的 Assets 文件夹下，右键点击 "Create" -> "C# Script"，命名为 "ObstacleMovement"。双击打开脚本开始编写代码。

using UnityEngine;
public class ObstacleMovement : MonoBehaviour
{
    public float speed = 5f;
    void Update()
    {
        transform.Translate(Vector3.back * speed * Time.deltaTime); // 向后移动
        if (transform.position.z < -10f) // 假设超出一定距离后销毁
        {
            Destroy(gameObject); // 销毁障碍物，避免堆积
        }
    }
}
​

代码详解：

• ObstacleSpawner.cs:

  • public GameObject obstaclePrefab;: 公开的障碍物预制体变量，需要在 Inspector 窗口中赋值。

  • public float spawnInterval = 2f;: 障碍物生成间隔，控制生成频率。

  • public float obstacleSpeed = 5f;: 障碍物移动速度。

  • public Transform spawnPoint;: 障碍物生成点，需要在场景中创建一个空物体作为生成点并赋值。

  • InvokeRepeating("SpawnObstacle", 0f, spawnInterval);: 使用 InvokeRepeating 函数定时调用 SpawnObstacle 方法，实现周期性生成障碍物。

  • GameObject obstacle = Instantiate(obstaclePrefab, spawnPoint.position, Quaternion.identity);: 实例化障碍物预制体到生成点位置。

  • obstacleRb.isKinematic = true;: 将障碍物的 Rigidbody 设置为 Kinematic，使其不受物理引擎影响，方便我们手动控制其移动。

  • obstacle.GetComponent<ObstacleMovement>().speed = obstacleSpeed;: 获取障碍物上的 ObstacleMovement 脚本，并将速度赋值。

• ObstacleMovement.cs:

  • public float speed = 5f;: 障碍物的移动速度，由 ObstacleSpawner 脚本传递过来。

  • transform.Translate(Vector3.back * speed * Time.deltaTime);: 控制障碍物向后移动，模拟跑酷游戏中障碍物向玩家移动的效果。

  • if (transform.position.z < -10f): 判断障碍物是否移动到一定距离之外，超出视野范围。

  • Destroy(gameObject);: 销毁超出视野的障碍物，避免场景中障碍物过多导致性能下降。

12.3.4 应用脚本并配置

1. 选中 Hierarchy 窗口中的 "Obstacle" 对象 (我们之前创建的 Cube)。

2. 在 Inspector 窗口中，点击 "Add Component" 按钮，搜索并添加 "ObstacleMovement" 脚本。

3. 将 "Obstacle" 对象拖拽到 Project 窗口的 Assets 文件夹下，创建一个预制体 (Prefab)。删除 Hierarchy 窗口中的 "Obstacle" 对象，我们之后将通过脚本动态生成障碍物。

4. 在 Hierarchy 窗口中，右键点击 "Create Empty"，命名为 "ObstacleSpawner"。

5. 选中 "ObstacleSpawner" 对象，在 Inspector 窗口中，点击 "Add Component" 按钮，搜索并添加 "ObstacleSpawner" 脚本。

6. 在 "ObstacleSpawner" 脚本的 Inspector 窗口中，将 Assets 文件夹下的 "Obstacle" 预制体拖拽到 "Obstacle Prefab" 槽位。

7. 在场景中调整 "ObstacleSpawner" 对象的位置，使其位于玩家的前方，作为障碍物的生成点。例如，Position 设置为 (0, 0, 10)。

12.3.5 障碍物生成流程图 (Mermaid)

图形解释： 该 Mermaid 图展示了障碍物生成和移动的流程。ObstacleSpawner 脚本的 Start 函数启动定时生成障碍物的 SpawnObstacle 函数。SpawnObstacle 函数实例化障碍物预制体，获取或添加 Rigidbody 组件并设置为 Kinematic，获取 ObstacleMovement 脚本并设置速度。ObstacleMovement 脚本的 Update 函数控制障碍物向后移动，并判断是否超出距离，超出则销毁。

12.4 碰撞检测与游戏结束

12.4.1 修改 PlayerController 脚本添加碰撞检测

在 PlayerController.cs 脚本中添加以下代码：

    void OnTriggerEnter(Collider other)
    {
        if (other.gameObject.CompareTag("Obstacle")) // 假设障碍物添加了 "Obstacle" 标签
        {
            Debug.Log("Game Over!"); // 简单输出游戏结束信息
            // 在这里添加游戏结束逻辑，例如停止游戏、显示游戏结束界面等
            Time.timeScale = 0f; // 暂停游戏
        }
    }
​

代码详解：

• void OnTriggerEnter(Collider other): 当角色的 Collider 组件 (需要设置为 Is Trigger) 与其他 Collider 组件发生触发碰撞时调用。

• if (other.gameObject.CompareTag("Obstacle")): 判断触发碰撞的物体是否带有 "Obstacle" 标签。

• Debug.Log("Game Over!");: 在控制台输出 "Game Over!" 信息，用于调试和提示。

• Time.timeScale = 0f;: 将 Time.timeScale 设置为 0，暂停游戏时间，实现游戏暂停效果。

12.4.2 配置碰撞检测

1. 选中 Hierarchy 窗口中的 "Player" 对象。

2. 在 Inspector 窗口中，确保 "Player" 对象已经添加了 Collider 组件 (例如 Capsule Collider)。

3. 勾选 Capsule Collider 组件的 "Is Trigger" 属性，将其设置为触发器。

4. 选中 Project 窗口中的 "Obstacle" 预制体。

5. 在 Inspector 窗口中，点击 "Tag" 下拉菜单，选择 "Add Tag"，点击 "+" 号，添加一个名为 "Obstacle" 的 Tag，然后将 "Obstacle" 预制体设置为 "Obstacle" Tag。

6. 确保 "Obstacle" 预制体也带有 Collider 组件 (例如 Box Collider)，默认即可，不需要设置为 Trigger。

12.4.3 碰撞检测流程图 (Mermaid)

图形解释： 该 Mermaid 图展示了碰撞检测的流程。当 Player 对象的 Trigger Collider 检测到与其他 Collider 的碰撞时，OnTriggerEnter 函数被调用。判断碰撞物体是否带有 "Obstacle" 标签，是则输出 "Game Over!" 并暂停游戏时间，否则继续游戏。

12.5 UI 显示与计分 (基础)

12.5.1 创建 UI Text 显示得分

1. 在 Hierarchy 窗口右键点击 "UI" -> "Text - TextMeshPro"。 如果提示导入 TextMeshPro 资源，请按照提示导入。TextMeshPro 是 Unity 推荐的文本显示方案，效果更好。

2. 在 Canvas 对象下，找到新创建的 TextMeshPro - Text 对象，命名为 "ScoreText"。

3. 调整 "ScoreText" 对象在 Canvas 中的位置和大小，使其显示在屏幕的合适位置，例如左上角或右上角。

4. 在 Inspector 窗口中，修改 TextMeshPro - Text (Script) 组件的 Text 属性，例如初始设置为 "Score: 0"。调整 Font Size、Color 等属性，使其更美观易读。

12.5.2 创建 ScoreManager 脚本

在 Project 窗口的 Assets 文件夹下，右键点击 "Create" -> "C# Script"，命名为 "ScoreManager"。双击打开脚本开始编写代码。

using UnityEngine;
using TMPro; // 引入 TextMeshPro 命名空间
public class ScoreManager : MonoBehaviour
{
    public TextMeshProUGUI scoreText; // 分数 TextMeshPro 组件
    private float score = 0f;
    void Update()
    {
        score += Time.deltaTime * 10f; // 每秒增加 10 分，根据时间流逝计分
        UpdateScoreText();
    }
    void UpdateScoreText()
    {
        scoreText.text = "Score: " + Mathf.FloorToInt(score).ToString(); // 更新 UI 显示，取整显示
    }
}
​

12.5.3 应用脚本并配置

1. 在 Hierarchy 窗口中，右键点击 "Create Empty"，命名为 "GameManager"。

2. 选中 "GameManager" 对象，在 Inspector 窗口中，点击 "Add Component" 按钮，搜索并添加 "ScoreManager" 脚本。

3. 在 "ScoreManager" 脚本的 Inspector 窗口中，将 Hierarchy 窗口中的 "ScoreText" 对象拖拽到 "Score Text" 槽位。

12.5.4 计分流程图 (Mermaid)

图形解释： 该 Mermaid 图展示了计分流程。ScoreManager 脚本的 Update 函数每帧根据时间流逝增加分数，并调用 UpdateScoreText 函数更新 UI 显示。UpdateScoreText 函数将分数取整并转换为字符串，赋值给 scoreText.text 属性，更新屏幕上的分数显示。

12.6 游戏测试与优化

完成以上步骤后，你可以运行游戏进行测试。

• 运行测试: 点击 Unity 编辑器顶部的 "Play" 按钮运行游戏。

• 测试角色控制: 使用左右方向键或 A/D 键控制角色左右移动，空格键跳跃，测试角色控制是否流畅。

• 测试障碍物生成: 观察障碍物是否按照设定的间隔生成，并向玩家方向移动。

• 测试碰撞检测: 尝试让角色碰撞障碍物，观察是否触发游戏结束逻辑 (控制台输出 "Game Over!" 且游戏暂停)。

• 测试计分: 观察屏幕上的分数是否随着时间流逝而增加。

优化方向 (后续可扩展):

• 调整游戏难度: 调整障碍物生成频率、障碍物速度、角色移动速度和跳跃力等参数，平衡游戏难度。

• 添加障碍物类型: 创建不同形状、大小和移动方式的障碍物，增加游戏变化性。

• 优化场景: 添加更多场景元素，例如背景、天空、跑道纹理等，提升视觉效果。

• 添加音效和音乐: 为游戏添加背景音乐和操作音效，增强游戏体验。

• 实现游戏结束界面和重新开始功能: 在游戏结束时显示游戏结束界面，并提供重新开始游戏的按钮。

• 添加更复杂的计分系统: 例如根据躲避障碍物的数量、奔跑距离等计算得分。

• 移动平台适配: 将游戏适配到移动平台，实现触屏操作。

12.7 总结与回顾

在本章节中，我们从零开始构建了一个简易的 3D 跑酷游戏。通过这个实战项目，我们学习并实践了以下内容：

• Unity3D 项目创建和场景搭建: 创建新项目，导入和创建游戏对象，搭建基本游戏场景。

• 角色控制脚本编写: 编写 C# 脚本实现角色移动和跳跃控制。

• 障碍物生成与管理: 编写脚本实现障碍物定时生成和移动，以及超出视野后销毁。

• 碰撞检测与游戏结束: 实现角色与障碍物碰撞检测，触发游戏结束逻辑。

• UI 显示与基础计分: 创建 UI Text 显示游戏得分，并实现简单的计分系统。

• Mermaid 图表应用: 使用 Mermaid 绘制流程图和结构图，辅助理解和文档编写。

这个简易跑酷游戏只是一个开始，你可以基于此项目继续扩展和完善，添加更多功能和玩法，不断提升你的 Unity3D 开发技能。实战项目是学习和提升技能的最佳方式，希望这个章节能帮助你迈出 Unity3D 游戏开发的第一步！