【Unity2D系列】【2】核心机制入门，让世界拥有物理法则。

原创已于 2025-09-14 07:46:46 修改 · 789 阅读

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于 2025-09-04 15:44:54 首次发布

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Unity 2D 从零精通：第二阶段 - 核心机制入门，让世界拥有物理法则

引言：从静态画面到动态交互

欢迎回来！在第一阶段，我们成功创建了一个静态场景，并让一艘飞船响应我们的键盘输入。这很棒，但它还不是一个“游戏”。游戏的核心在于交互——物体之间的碰撞、得分、失败、胜利条件等等。

在这一篇，我们将为我们的小宇宙注入灵魂：物理。我们将学习Unity强大的2D物理引擎，让物体不再只是冰冷的图片，而是拥有体积、质量，并能相互碰撞的实体。我们的终极目标是，将上一篇的简单场景，升级为一个完整的、可玩的小游戏原型：玩家控制飞船发射子弹，击中外星行星即可得分。

第一章：理解Unity的2D物理引擎

在现实生活中，物体之所以会下落、碰撞、反弹，是因为重力和材质属性。在Unity中，我们通过为游戏对象添加特定的物理组件来模拟这些行为。

1.1 核心组件：刚体（Rigidbody 2D）

刚体（Rigidbody 2D） 是物理系统的核心。任何一个想要受物理引擎控制的游戏对象（例如受重力影响、被力推动、与其他刚体碰撞），都必须附加此组件。

功能：它赋予对象物理属性，如质量（Mass）、阻力（Drag）、重力缩放（Gravity Scale）等。
重要提示：在2D项目中，务必使用 Rigidbody 2D，而不是 Rigidbody。Rigidbody 是用于3D物理的，二者不能混用。

1.2 定义形状：碰撞体（Collider 2D）

仅有刚体，物体还只是一个有质量的“点”。我们需要用碰撞体（Collider 2D） 来定义它的物理形状。

功能：它是一个不可见的形状，用于物理引擎检测碰撞。常见的2D碰撞体有：
- Box Collider 2D：矩形，适用于箱子、平台、墙壁。
- Circle Collider 2D：圆形，适用于球、行星、子弹。
- Capsule Collider 2D：胶囊形，适用于角色。
- Polygon Collider 2D：可自定义的多边形，适用于复杂形状。
重要提示：一个物体可以没有刚体只有碰撞体（作为静态的障碍物），但一个有刚体的物体必须至少有一个碰撞体才能参与碰撞。

1.3 碰撞 vs. 触发（Trigger）

这是两个极易混淆但至关重要的概念。

普通碰撞（Collision）：两个带有碰撞体的刚体相遇时，物理引擎会计算碰撞效果，阻止它们相互穿透，并根据物理属性（如弹性）产生反弹。这是默认行为。
触发（Trigger）：如果你勾选了碰撞体上的 Is Trigger 复选框，该碰撞体就变成了一个“触发器”。物理引擎将忽略它的物理碰撞效果（物体可以穿透它），但会发送一个特殊的消息，允许你编写代码来响应“穿透”这个事件。
- 典型用途：收集物品、检测玩家进入某个区域（如陷阱或 checkpoint）、子弹击中目标。

第二章：实践一：为行星添加物理属性

让我们先从简单的开始，为上个场景中的行星添加物理属性，让它成为一个“实体”。

选中行星：在Hierarchy中选中Planet对象。
添加刚体：在Inspector中点击 Add Component，搜索并添加 Rigidbody 2D。
配置刚体：添加后，你会看到一系列属性。为了让它成为一个静态的、不会被移动的障碍物，我们将 Body Type 从 Dynamic（动态，受物理影响）改为 Static（静态，不受力影响，性能更好）。对于背景中的行星，这是合适的选择。

现在，我们的行星已经有了物理存在感！虽然它现在是静态的不会动，但它已经准备好被其他动态物体撞击了。

第三章：创建子弹与预制体（Prefab）

我们的飞船需要武器。我们将创建子弹，并引入Unity中一个极其重要的概念——预制体（Prefab）。

3.1 创建子弹对象

在Hierarchy中右键 -> 2D Object -> Sprite，创建一个新的Sprite对象。
重命名为Bullet。
在它的Sprite Renderer中，分配一个简单的子弹图片（可以是一个小圆点或小矩形）。如果没有，可以在Project窗口右键 -> Create -> Sprites -> Square 创建一个Unity自带的白色方形，然后在其Sprite Renderer的Color属性中把它调成红色。
使用缩放工具（按R键）把它调小。
添加物理组件：
- 添加 Rigidbody 2D。保持其 Body Type 为 Dynamic（我们希望子弹被发射出去）。
- 添加 Circle Collider 2D（或Box Collider 2D）。你会看到一个绿色的线框出现在子弹上，这就是碰撞体的形状。确保它大致匹配子弹的视觉大小。
配置子弹物理：我们希望子弹快速飞行，不受重力影响，并且不会因为旋转而变得奇怪。
- 在 Rigidbody 2D 组件中：
  - 将 Gravity Scale 设置为 0（子弹不应下落）。
  - 勾选 Freeze Rotation Z（冻结Z轴旋转，防止子弹在空中翻滚）。

3.2 创建子弹脚本

子弹需要自动向上移动。

在Scripts文件夹中，创建一个新的C#脚本，命名为Bullet。
双击打开并编辑它：

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

public class Bullet : MonoBehaviour
{
    public float speed = 10f; // 子弹速度

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // 每帧向上移动（在2D世界中，Y轴是上下）
        // Time.deltaTime 用于保证移动速度与帧率无关
        transform.Translate(Vector2.up * speed * Time.deltaTime);
    }
}

保存脚本，并将其附加到Hierarchy中的Bullet对象上。

3.3 神圣的预制体（Prefab）

现在我们有一个完美的子弹对象。但问题是：我们需要在游戏运行时动态地创建（实例化） 很多颗子弹，而不是在编辑场景时预先摆好。

这就是预制体（Prefab） 的用武之地。预制体是一个存储在Project视图中的游戏对象模板。你可以把它想象成一个“蓝图”。当你需要这个对象时，你可以通过代码根据这个“蓝图”快速生成一个它的复制品。

创建预制体：

在Project窗口的Assets文件夹下，创建一个名为Prefabs的新文件夹。
将Hierarchy中的Bullet对象直接拖拽到Project窗口的Prefabs文件夹中。
成功后，Bullet在Project中的图标会变成蓝色，而Hierarchy中的Bullet对象名字也会变成蓝色。这表示它现在是预制体的一个实例。
重要： 现在，从Hierarchy中删除这个Bullet实例。我们不再需要它存在于初始场景中，我们只保留它的“蓝图”（预制体），在需要时通过代码生成。

第四章：发射子弹——实例化与输入

现在，我们需要修改玩家的脚本，使其在按下按键（比如空格键）时，在飞船的位置创建一个子弹预制体。

4.1 修改玩家脚本（PlayerMovement）

重新打开PlayerMovement脚本，我们将在其中添加发射逻辑。

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

public class PlayerMovement : MonoBehaviour
{
    public float moveSpeed = 5f;
    public float horizontalLimit = 8f;

    // 新增：声明一个公共变量来引用子弹预制体
    public GameObject bulletPrefab;

    // 新增：子弹生成点的偏移量，让子弹从飞船头部而不是中心发射
    public Transform firePoint;

    // 新增：发射冷却时间，防止连续快速发射
    public float fireRate = 0.5f;
    private float nextFireTime = 0f;

    void Update()
    {
        // 原有的移动代码
        HandleMovement();

        // 新增：发射输入检测
        HandleShooting();
    }

    void HandleMovement()
    {
        float horizontalInput = Input.GetAxis("Horizontal");
        Vector3 movement = new Vector3(horizontalInput, 0f, 0f);
        transform.Translate(movement * moveSpeed * Time.deltaTime);

        Vector3 currentPosition = transform.position;
        currentPosition.x = Mathf.Clamp(currentPosition.x, -horizontalLimit, horizontalLimit);
        transform.position = currentPosition;
    }

    void HandleShooting()
    {
        // 检查是否按下了发射键（这里用空格键）并且冷却时间已过
        if (Input.GetKey(KeyCode.Space) && Time.time >= nextFireTime)
        {
            // 发射子弹！
            Shoot();
            // 设置下一次允许发射的时间
            nextFireTime = Time.time + fireRate;
        }
    }

    void Shoot()
    {
        // 关键方法：Instantiate实例化
        // 参数一：要创建的对象（我们的子弹预制体）
        // 参数二：创建对象的位置（firePoint的位置）
        // 参数三：创建对象的旋转（firePoint的旋转，这里用Quaternion.identity表示无旋转）
        Instantiate(bulletPrefab, firePoint.position, firePoint.rotation);
    }
}

4.2 在Unity中设置

保存脚本并返回Unity。
选中Hierarchy中的PlayerShip对象。
指定预制体：在Inspector中，你会看到PlayerMovement脚本组件多出了几个新字段。将Project窗口中Prefabs文件夹里的Bullet预制体，拖拽到 Bullet Prefab 这个字段上。
创建发射点：
- 在Hierarchy中右键点击PlayerShip -> Create Empty。这将创建一个空的子对象。重命名为FirePoint。
- 使用移动工具（W），将这个FirePoint对象拖到飞船精灵的顶部，作为子弹生成的位置。
- 确保FirePoint在Inspector中的Rotation的Z值是0。
指定发射点：选中PlayerShip，在Inspector的PlayerMovement组件中，将刚刚创建的FirePoint对象拖拽到 Fire Point 字段上。

现在，点击播放！你应该可以用空格键发射子弹了。子弹会从飞船头部生成并向上飞行。

第五章：碰撞检测——让子弹击中目标

现在子弹穿过了行星，没有任何事情发生。我们需要检测碰撞并做出反应。我们将使用触发（Trigger） 方式，因为子弹击中行星后，行星不应该有物理反弹，而是应该被“销毁”。

5.1 设置碰撞体为触发器

选中Project窗口中Prefabs文件夹里的Bullet预制体。
在Inspector中，找到它的Circle Collider 2D组件，勾选 Is Trigger。这样它就不会物理阻挡物体，但会发送触发消息。
选中Hierarchy中的Planet对象，确保它的碰撞体没有勾选 Is Trigger（我们希望它是一个实心的障碍物）。

5.2 编写碰撞检测代码

当两个碰撞体相遇，且其中至少一个是触发器（Trigger）时，Unity会自动在相应的脚本中调用特定的方法。我们需要在Bullet脚本中编写这些方法。

重新打开Bullet脚本，添加以下代码：

public class Bullet : MonoBehaviour
{
    public float speed = 10f;

    void Update()
    {
        transform.Translate(Vector2.up * speed * Time.deltaTime);

        // 新增：如果子弹飞得太远，自动销毁它，避免无限生成造成性能问题
        if(transform.position.y > 10f)
        {
            Destroy(gameObject);
        }
    }

    // 新增：关键方法！当另一个带有碰撞体的对象进入（穿透）这个触发器时调用
    private void OnTriggerEnter2D(Collider2D collision)
    {
        // collision参数代表的是“谁”撞入了我们
        // 我们可以检查撞入物体的标签（Tag）来判断它是什么

        if (collision.gameObject.CompareTag("Planet"))
        {
            Debug.Log("Bullet hit a planet!"); // 在控制台打印信息，用于调试

            // 销毁被击中的行星
            Destroy(collision.gameObject);

            // 销毁子弹本身
            Destroy(gameObject);
        }
    }
}

5.3 设置标签（Tag）

代码中检查了碰撞对象的标签是否为"Planet"。我们需要给行星对象设置这个标签。

在Hierarchy中选中Planet对象。
在Inspector顶部，点击Tag下拉框 -> Add Tag...。
在出现的面板中，点击+号，添加一个新标签，命名为Planet。
再次选中Planet对象，在Tag下拉框中选择我们刚刚创建的Planet标签。

现在，再次播放游戏！控制飞船，发射子弹。当子弹击中行星时，行星和子弹都应该消失，并且在Unity编辑器底部的控制台（Console窗口）会看到"Bullet hit a planet!"的调试信息。

恭喜！你已经实现了游戏最核心的交互循环！

第六章：完善游戏——计分系统

一个完整的游戏需要有目标。让我们添加一个简单的计分系统，每摧毁一个行星就加10分。

6.1 创建游戏管理器（Game Manager）

我们将使用单例模式（Singleton） 来创建一个全局可访问的GameManager，这是管理游戏全局状态（如分数、生命、游戏状态）的最佳实践。

在Scripts文件夹中创建新的C#脚本，命名为GameManager。
双击打开并编辑：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI; // 引入UI命名空间，用于操作Text组件

public class GameManager : MonoBehaviour
{
    // 单例实例，允许其他脚本轻松访问
    public static GameManager instance;

    // 当前分数
    private int score = 0;
    // 用于显示分数的UI Text组件
    public Text scoreText;

    // Awake在Start之前调用
    void Awake()
    {
        // 实现单例模式
        if (instance == null)
        {
            instance = this; // 如果实例不存在，设为自己
        }
        else
        {
            Destroy(gameObject); // 如果实例已存在，销毁自己，防止重复
        }
    }

    // 一个公共方法，让其他脚本（如Bullet）可以调用它来加分
    public void AddScore(int pointsToAdd)
    {
        score += pointsToAdd; // 增加分数
        UpdateScoreUI(); // 更新UI显示
    }

    // 更新UI上的分数文本
    void UpdateScoreUI()
    {
        if (scoreText != null)
        {
            scoreText.text = "Score: " + score;
        }
    }
}

6.2 创建UI显示分数

在Hierarchy中右键 -> UI -> Text。这会创建一个Canvas（画布）和一个子对象Text。
选中Text对象，在Inspector中：
- 在Rect Transform中，你可以调整其锚点（Anchor）到屏幕左上角。
- 在Text (Script)组件中：
  - 输入Text字段为Score: 0。
  - 调整Font Size、Color，使其清晰可见。

6.3 连接计分系统

指定UI Text：
- 在Hierarchy中创建一个空的GameObject，重命名为GameManager。
- 将GameManager脚本附加到它上面。
- 将Hierarchy中Canvas下的Text对象，拖拽到GameManager的Score Text字段上。
修改Bullet脚本，在击中时调用计分：
重新打开Bullet脚本，修改OnTriggerEnter2D方法：

private void OnTriggerEnter2D(Collider2D collision)
{
    if (collision.gameObject.CompareTag("Planet"))
    {
        // 在销毁行星前，通知GameManager加分
        GameManager.instance.AddScore(10); // 加10分

        Destroy(collision.gameObject);
        Destroy(gameObject);
    }
}