使用KinematicBody2D

简介

Godot提供了几种碰撞对象来提供碰撞检测和响应.试图决定在你的项目中使用哪一个可能会让你感到困惑.如果你了解它们中的每一个是如何工作的,以及它们的优点和缺点是什么,你就可以避免问题并简化开发.在本教程中,我们将查看 KinematicBody2D 节点,并展示一些如何使用它的例子.

注解

本文假设您熟悉Godot中的各种物理体. 否则请先阅读 物理介绍 .

什么是运动体？

KinematicBody2D 用于实现通过代码控制的物体.运动体在移动时可以检测到与其他物体的碰撞,但不受引擎物理属性的影响,比如重力或摩擦.虽然这意味着你必须编写一些代码来创建它们的行为,但这也意味着你可以更精确地控制它们如何移动和反应.

小技巧

KinematicBody2D 可以受到重力和其他力的影响,但您必须在代码中计算它的运动. 物理引擎不会移动 KinematicBody2D.

运动与碰撞

当移动一个 KinematicBody2D 时,你不应该直接设置它的 position 属性,而是使用 move_and_collide() 或 move_and_slide() 方法.这些方法沿着给定的矢量移动物体,如果检测到与另一个体发生碰撞,则立即停止.在KinematicBody2D发生碰撞后,任何 碰撞响应 必须手动编码.

警告

你应该只在 _physics_process() 回调中做Kinematic物体运动.

这两种运动方法有不同的作用,在后面的教程中,你会看到它们如何工作的例子.

move_and_collide

这个方法有一个 Vector2 参数以表示物体的相对运动. 通常,这是您的速度向量乘以帧时间步长( delta ). 如果在沿着此向量方向的任何位置,引擎检测到碰撞,则物体将立即停止移动. 如果发生这种情况,该方法将返回 KinematicCollision2D 对象.

KinematicCollision2D 是一个包含碰撞和碰撞对象数据的对象.使用这些数据,你可以计算出你的碰撞响应.

move_and_slide

move_and_slide() 方法旨在简化常见情况下的碰撞响应,即你希望一个物体沿着另一个物体滑动.例如,在平台游戏或自上而下的游戏中,它特别有用.

小技巧

move_and_slide() 使用 delta 自动计算基于帧的运动. 在将速度向量传递给 move_and_slide() 之前,请 不要 将速度向量乘以 delta.

除了速度向量之外,``move_and_slide()`` 还有许多其他参数,允许您自定义滑动行为:

  • up_direction - 默认值: Vector2( 0, 0 )

    这个参数允许你定义哪些表面应该被引擎视为地板.设置这个参数可以让你使用 is_on_floor() 、 is_on_wall() 和 is_on_ceiling() 方法来检测物体接触的表面类型.默认值意味着所有的表面都被认为是墙壁.

  • stop_on_slope - 默认值: false

    该参数可以防止物体站立不动时从斜坡上滑落.

  • max_slides - 默认值: 4

    这个参数是物体停止移动前的最大碰撞次数.设置太低可能会完全阻止移动.

  • floor_max_angle - 默认值: 0.785398 (以弧度表示,相当于 45 度)

    这是表面不再被视为”地板”之前的最大角度.

  • infinite_inertia - 默认值: true

当这个参数为``true``时,本体可以推动 RigidBody2D <class_RigidBody2D>`节点,忽略其质量,不会检测到与它们的碰撞.如果是``false`,本体会与刚体发生碰撞而停止.

move_and_slide_with_snap

这个方法通过添加 sap 参数,给 move_and_slide() 增加了一些额外的功能.只要这个向量与地面接触,物体就会保持在表面上.注意,这意味着你必须在例如跳跃时禁用捕捉.你可以将 sap 设置为 Vector2.ZERO 或者使用 move_and_slide() 代替.

检测碰撞

当使用 move_and_collide() 时,函数直接返回一个 KinematicCollision2D ,你可以在代码中使用这个.

当使用``move_and_slide()``时,有可能发生多次碰撞,因为滑动响应是计算出来的.要处理这些碰撞,使用``get_slide_count()``和``get_slide_collision()``:

GDScript

  1. # Using move_and_collide.
  2. var collision = move_and_collide(velocity * delta)
  3. if collision:
  4.     print("I collided with ", collision.collider.name)
  6. # Using move_and_slide.
  7. velocity = move_and_slide(velocity)
  8. for i in get_slide_count():
  9.     var collision = get_slide_collision(i)
  10.     print("I collided with ", collision.collider.name)

注解

`get_slide_count()`只计算物体碰撞和改变方向的次数.

关于返回哪些碰撞数据,请参见 KinematicCollision2D .

使用哪种运动方式？

Godot新用户的一个常见问题是:”你如何决定使用哪个移动函数？”通常,回答是使用 move_and_slide() ,因为它 “更简单” ,但情况不一定如此.有一种思路是, move_and_slide() 是一种特殊情况,而 move_and_collide() 更通用.例如,下面两个代码片段的结果是相同的碰撞响应:

../../_images/k2d_compare.gif

GDScript

C#

  1. # using move_and_collide
  2. var collision = move_and_collide(velocity * delta)
  3. if collision:
  4.     velocity = velocity.slide(collision.normal)
  6. # using move_and_slide
  7. velocity = move_and_slide(velocity)
  1. // using MoveAndCollide
  2. var collision = MoveAndCollide(velocity * delta);
  3. if (collision != null)
  4. {
  5.     velocity = velocity.Slide(collision.Normal);
  6. }
  7. // using MoveAndSlide
  8. velocity = MoveAndSlide(velocity);

您用 move_and_slide() 做的任何事情都可以用 move_and_collide() 来完成,但它可能需要更多的代码. 但是,正如我们在下面的示例中将看到的,有些情况下 move_and_slide() 不能提供您想要的响应.

在上面的例子中,我们将``move_and_slide()``返回的速度赋值给``velocity``变量.这是因为当角色与环境发生碰撞时,函数会在内部重新计算速度,以反映减速的情况.

例如,如果角色倒在地上,不希望它因为重力的影响而积累垂直速度,而希望它的垂直速度重置为零.

``move_and_slide()``还可以在循环中多次重新计算运动体的速度,为了产生一个平滑的运动,它默认会移动角色,并碰撞5次,在这个过程结束时,函数返回角色的新速度,可以将其存储在``velocity``变量中,并在下一帧中使用.

示例

要查看这些示例,请下载示例项目: using_kinematic2d.zip.

移动和墙壁

如果你已经下载了示例项目,这个例子在 “BasicMovement.tscn” 中.

在这个例子中,添加一个 KinematicBody2D ,有两个子级: Sprite 和 CollisionShape2D .使用Godot “icon.png” 作为Sprite的纹理,将其从文件系统栏拖到 Sprite 的 Texture 属性.在 CollisionShape2D 的 Shape 属性中,选择 “New RectangleShape2D” ,并将矩形的大小调整到适合sprite图像的大小.

注解

有关实现2D移动方案的示例,请参阅 2D运动概述 .

将脚本附加到KinematicBody2D并添加以下代码:

GDScript

C#

  1. extends KinematicBody2D
  3. var speed = 250
  4. var velocity = Vector2()
  6. func get_input():
  7.     # Detect up/down/left/right keystate and only move when pressed.
  8.     velocity = Vector2()
  9.     if Input.is_action_pressed('ui_right'):
  10.         velocity.x += 1
  11.     if Input.is_action_pressed('ui_left'):
  12.         velocity.x -= 1
  13.     if Input.is_action_pressed('ui_down'):
  14.         velocity.y += 1
  15.     if Input.is_action_pressed('ui_up'):
  16.         velocity.y -= 1
  17.     velocity = velocity.normalized() * speed
  19. func _physics_process(delta):
  20.     get_input()
  21.     move_and_collide(velocity * delta)
  1. using Godot;
  2. using System;
  4. public class KBExample : KinematicBody2D
  5. {
  6.     public int Speed = 250;
  7.     private Vector2 _velocity = new Vector2();
  9.     public void GetInput()
  10.     {
  11.         // Detect up/down/left/right keystate and only move when pressed
  12.         _velocity = new Vector2();
  14.         if (Input.IsActionPressed("ui_right"))
  15.             _velocity.x += 1;
  17.         if (Input.IsActionPressed("ui_left"))
  18.             _velocity.x -= 1;
  20.         if (Input.IsActionPressed("ui_down"))
  21.             _velocity.y += 1;
  23.         if (Input.IsActionPressed("ui_up"))
  24.             _velocity.y -= 1;
  25.     }
  27.     public override void _PhysicsProcess(float delta)
  28.     {
  29.         GetInput();
  30.         MoveAndCollide(_velocity * delta);
  31.     }
  32. }

运行这个场景,您会看到 move_and_collide() 按预期工作,沿着速度向量方向移动物体. 现在让我们看看当您添加一些障碍时会发生什么. 添加一个具有矩形碰撞形状的 StaticBody2D . 为了可见性,您可以使用精灵,Polygon2D,或从”调试”菜单中打开”可见碰撞形状”.

再次运行场景并尝试移动到障碍物中. 您会看到 KinematicBody2D 无法穿透障碍物. 但是,尝试以某个角度进入障碍物,您会发现障碍物就像胶水一样 - 感觉物体被卡住了.

发生这种情况是因为没有 碰撞响应 . ``move_and_collide()``在碰撞发生时停止物体的运动. 我们需要编写我们想要的碰撞响应.

尝试将函数更改为 move_and_slide(velocity) 并再次运行. 请注意,我们从速度计算中删除了”delta”.

``move_and_slide()``提供了一个沿碰撞对象滑动物体的默认碰撞响应. 这对于许多游戏类型都很有用,并且可能是获得所需行为所需的全部内容.

弹跳/反射

如果您不想要滑动碰撞响应怎么办？ 对于这个示例(示例项目中的”BounceandCollide.tscn”),我们有一个角色射击子弹,我们希望子弹从墙上反弹.

此示例使用三个场景. 主场景包含游戏角色和墙壁. 子弹和墙是单独的场景,以便它们可以实例化.

游戏角色由 w 和 s 键控制前进和后退. 瞄准使用鼠标指针. 这是游戏角色的代码,使用 move_and_slide() :

GDScript

C#

  1. extends KinematicBody2D
  3. var Bullet = preload("res://Bullet.tscn")
  4. var speed = 200
  5. var velocity = Vector2()
  7. func get_input():
  8.     # Add these actions in Project Settings -> Input Map.
  9.     velocity = Vector2()
  10.     if Input.is_action_pressed('backward'):
  11.         velocity = Vector2(-speed/3, 0).rotated(rotation)
  12.     if Input.is_action_pressed('forward'):
  13.         velocity = Vector2(speed, 0).rotated(rotation)
  14.     if Input.is_action_just_pressed('mouse_click'):
  15.         shoot()
  17. func shoot():
  18.     # "Muzzle" is a Position2D placed at the barrel of the gun.
  19.     var b = Bullet.instance()
  20.     b.start($Muzzle.global_position, rotation)
  21.     get_parent().add_child(b)
  23. func _physics_process(delta):
  24.     get_input()
  25.     var dir = get_global_mouse_position() - global_position
  26.     # Don't move if too close to the mouse pointer.
  27.     if dir.length() > 5:
  28.         rotation = dir.angle()
  29.         velocity = move_and_slide(velocity)
  1. using Godot;
  2. using System;
  4. public class KBExample : KinematicBody2D
  5. {
  6.     private PackedScene _bullet = (PackedScene)GD.Load("res://Bullet.tscn");
  7.     public int Speed = 200;
  8.     private Vector2 _velocity = new Vector2();
  10.     public void GetInput()
  11.     {
  12.         // add these actions in Project Settings -> Input Map
  13.         _velocity = new Vector2();
  14.         if (Input.IsActionPressed("backward"))
  15.         {
  16.             _velocity = new Vector2(-Speed/3, 0).Rotated(Rotation);
  17.         }
  18.         if (Input.IsActionPressed("forward"))
  19.         {
  20.             _velocity = new Vector2(Speed, 0).Rotated(Rotation);
  21.         }
  22.         if (Input.IsActionPressed("mouse_click"))
  23.         {
  24.             Shoot();
  25.         }
  26.     }
  28.     public void Shoot()
  29.     {
  30.         // "Muzzle" is a Position2D placed at the barrel of the gun
  31.         var b = (Bullet)_bullet.Instance();
  32.         b.Start(GetNode<Node2D>("Muzzle").GlobalPosition, Rotation);
  33.         GetParent().AddChild(b);
  34.     }
  36.     public override void _PhysicsProcess(float delta)
  37.     {
  38.         GetInput();
  39.         var dir = GetGlobalMousePosition() - GlobalPosition;
  40.         // Don't move if too close to the mouse pointer
  41.         if (dir.Length() > 5)
  42.         {
  43.             Rotation = dir.Angle();
  44.             _velocity = MoveAndSlide(_velocity);
  45.         }
  46.     }
  47. }

子弹的代码:

GDScript

C#

  1. extends KinematicBody2D
  3. var speed = 750
  4. var velocity = Vector2()
  6. func start(pos, dir):
  7.     rotation = dir
  8.     position = pos
  9.     velocity = Vector2(speed, 0).rotated(rotation)
  11. func _physics_process(delta):
  12.     var collision = move_and_collide(velocity * delta)
  13.     if collision:
  14.         velocity = velocity.bounce(collision.normal)
  15.         if collision.collider.has_method("hit"):
  16.             collision.collider.hit()
  18. func _on_VisibilityNotifier2D_screen_exited():
  19.     queue_free()
  1. using Godot;
  2. using System;
  4. public class Bullet : KinematicBody2D
  5. {
  6.     public int Speed = 750;
  7.     private Vector2 _velocity = new Vector2();
  9.     public void Start(Vector2 pos, float dir)
  10.     {
  11.         Rotation = dir;
  12.         Position = pos;
  13.         _velocity = new Vector2(speed, 0).Rotated(Rotation);
  14.     }
  16.     public override void _PhysicsProcess(float delta)
  17.     {
  18.         var collision = MoveAndCollide(_velocity * delta);
  19.         if (collision != null)
  20.         {
  21.             _velocity = _velocity.Bounce(collision.Normal);
  22.             if (collision.Collider.HasMethod("Hit"))
  23.             {
  24.                 collision.Collider.Call("Hit");
  25.             }
  26.         }
  27.     }
  29.     public void OnVisibilityNotifier2DScreenExited()
  30.     {
  31.         QueueFree();
  32.     }
  33. }

动作发生在 _physics_process() 中.在使用 move_and_collide() 后,如果发生碰撞,将返回一个 KinematicCollision2D 对象,否则,返回 Nil .

如果有一个返回的碰撞,我们使用碰撞的 normal 来反映子弹的 velocity 和 Vector2.bounce() 方法.

如果碰撞对象( collider )有一个 hit 方法,我们也调用它. 在示例项目中,我们为墙壁添加了一个颜色闪烁效果来演示这一点.

../../_images/k2d_bullet_bounce.gif

平台运动

让我们尝试一个更流行的示例:2D平台游戏. ``move_and_slide()``非常适合快速启动和运行功能字符控制器. 如果您已下载示例项目,可以在”Platformer.tscn”中找到它.

对于这个示例,我们假设您有一个由 StaticBody2D 对象构成的级别. 它们可以是任何形状和大小. 在示例项目中,我们使用 Polygon2D 来创建平台形状.

这是游戏角色物体的代码:

GDScript

C#

  1. extends KinematicBody2D
  3. export (int) var run_speed = 100
  4. export (int) var jump_speed = -400
  5. export (int) var gravity = 1200
  7. var velocity = Vector2()
  8. var jumping = false
  10. func get_input():
  11.     velocity.x = 0
  12.     var right = Input.is_action_pressed('ui_right')
  13.     var left = Input.is_action_pressed('ui_left')
  14.     var jump = Input.is_action_just_pressed('ui_select')
  16.     if jump and is_on_floor():
  17.         jumping = true
  18.         velocity.y = jump_speed
  19.     if right:
  20.         velocity.x += run_speed
  21.     if left:
  22.         velocity.x -= run_speed
  24. func _physics_process(delta):
  25.     get_input()
  26.     velocity.y += gravity * delta
  27.     if jumping and is_on_floor():
  28.         jumping = false
  29.     velocity = move_and_slide(velocity, Vector2(0, -1))
  1. using Godot;
  2. using System;
  4. public class KBExample : KinematicBody2D
  5. {
  6.     [Export] public int RunSpeed = 100;
  7.     [Export] public int JumpSpeed = -400;
  8.     [Export] public int Gravity = 1200;
  10.     Vector2 velocity = new Vector2();
  11.     bool jumping = false;
  13.     public void GetInput()
  14.     {
  15.         velocity.x = 0;
  16.         bool right = Input.IsActionPressed("ui_right");
  17.         bool left = Input.IsActionPressed("ui_left");
  18.         bool jump = Input.IsActionPressed("ui_select");
  20.         if (jump && IsOnFloor())
  21.         {
  22.             jumping = true;
  23.             velocity.y = JumpSpeed;
  24.         }
  26.         if (right)
  27.             velocity.x += RunSpeed;
  28.         if (left)
  29.             velocity.x -= RunSpeed;
  30.     }
  32.     public override void _PhysicsProcess(float delta)
  33.     {
  34.         GetInput();
  35.         velocity.y += Gravity * delta;
  36.         if (jumping && IsOnFloor())
  37.             jumping = false;
  38.         velocity = MoveAndSlide(velocity, new Vector2(0, -1));
  39.     }
  40. }

../../_images/k2d_platform.gif

当使用 move_and_slide() 时,该函数返回一个向量,代表滑动碰撞发生后剩余的运动.将该值设置返回角色的 velocity ,我们就可以顺利地在斜坡上和斜坡下移动.试着去掉 velocity = ,看看如果不这样做会发生什么.

同时注意,我们已经添加了 Vector2(0, -1) 作为地板法线.这是向上指向的向量.因此,如果角色与具有该法线的物体相撞,它将被视为地板.

使用地板法线,我们可以使用 is_on_floor() 来使跳跃工作.这个函数只有在发生 move_and_slide() 碰撞后,碰撞体的法线在给定的地板矢量45度以内时才会返回 true .你可以通过设置 floor_max_angle 来控制最大角度.

这个角度也允许你使用 is_on_wall() 实现其他功能,比如墙面跳跃.