unity官方资源包CarController理解

最新推荐文章于 2024-07-03 14:29:10 发布
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本文详细介绍了一个Unity汽车控制脚本的实现原理及关键代码。包括汽车的不同驱动方式、速度控制、转向辅助、齿轮变化、牵引力控制等功能，并提供完整的C#代码示例。
摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >
最近要写汽车的控制，发现比人物控制难很多，涉及到汽车的很多知识，自己写了一点不忍直视，各种bug，然后被告知untiy官方资源包里有控制脚本，就去学习了一下，然后借鉴了网上的一些教程，在这里表示衷心感谢，为了方面自己和他人，免得自己弄丢，然后贴在这里：
     [csharp] 
     view plaincopy
using System;  
using UnityEngine;  
  
namespace UnityStandardAssets.Vehicles.Car//此处可改成自己的car名字  
{  
    internal enum CarDriveType  
    {  
        FrontWheelDrive,//前驱  
        RearWheelDrive,//后驱  
        FourWheelDrive//四驱  
    }  
  
    internal enum SpeedType  
    {  
        MPH,//英里  
        KPH//千米/h  
    }  
  
    public class CarController : MonoBehaviour  
    {  
        //[SerializeField]是为了成员变量可以在检视面板上显示  
        [SerializeField] private CarDriveType m_CarDriveType = CarDriveType.FourWheelDrive; //四驱  
        [SerializeField] private WheelCollider[] m_WheelColliders = new WheelCollider[4]; //存放轮子的数组  
        [SerializeField] private GameObject[] m_WheelMeshes = new GameObject[4]; //车轮模型  
        [SerializeField] private WheelEffects[] m_WheelEffects = new WheelEffects[4];//存放特效数组，粒子，音效等  
        [SerializeField] private Vector3 m_CentreOfMassOffset;//车的重心  
        [SerializeField] private float m_MaximumSteerAngle;//最大可转角度  
        [Range(0, 1)] [SerializeField] private float m_SteerHelper; // 0 is raw physics , 1 the car will grip in the direction it is facing//初始化为0，1是车被控制面对的方向  
        [Range(0, 1)] [SerializeField] private float m_TractionControl; // 0 is no traction control, 1 is full interference///0没有牵引力控制系统,1是完整的干扰  
     //所有车轮的扭矩  扭矩越大，加速性能越好；扭矩越小，加速性能越差  
     //如某车的1挡齿比（齿轮的齿数比，本质就是齿轮的半径比）是3，尾牙为4，轮胎半径为0.3米，原扭矩是200Nm的话，最后在轮轴的扭矩就变成200×3×4=2400Nm，  
     //再除以轮胎半径0.3米后，轮胎与地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N，即800公斤力的驱动力，这就足以驱动汽车了  
  
        //驱动力公式：驱动力=扭矩×变速箱齿比×主减速器速比×机械效率÷轮胎半径  
        [SerializeField] private float m_FullTorqueOverAllWheels;//所有轮胎的扭矩  
        [SerializeField] private float m_ReverseTorque;//反向扭矩  
        [SerializeField] private float m_MaxHandbrakeTorque;//最大刹车扭矩  
        [SerializeField] private float m_Downforce = 100f;//下压力  
        [SerializeField] private SpeedType m_SpeedType;//速度类型  
        [SerializeField] private float m_Topspeed = 200;//最大速度  
        [SerializeField] private static int NoOfGears = 5;//档位数  
        [SerializeField] private float m_RevRangeBoundary = 1f;//最大滑动距离  
        [SerializeField] private float m_SlipLimit;//轮胎下滑给定的阈值  
        [SerializeField] private float m_BrakeTorque;//刹车扭矩  
  
        private Quaternion[] m_WheelMeshLocalRotations;//四元数组存储车轮本地转动数据  
        private Vector3 m_Prevpos, m_Pos;  
        private float m_SteerAngle; //转向角  
        private int m_GearNum;//档位数  
        private float m_GearFactor;//挡位因子  
        private float m_OldRotation;//用于转动计算  
        private float m_CurrentTorque;//当前扭矩  
        private Rigidbody m_Rigidbody;//刚体  
        private const float k_ReversingThreshold = 0.01f; //反转阈值  
  
        //角色信息访问控制，对外接口  
        public bool Skidding { get; private set; }  
        public float BrakeInput { get; private set; }  
        public float CurrentSteerAngle{ get { return m_SteerAngle; }}//当前车轮角度  
        public float CurrentSpeed{ get { return m_Rigidbody.velocity.magnitude*2.23693629f; }}//当前速度  
        public float MaxSpeed{get { return m_Topspeed; }}//最大速度  
        public float Revs { get; private set; }//转速属性  
        public float AccelInput { get; private set; } //加速输入  
  
        // Use this for initialization  
        //初始化  
        private void Start()  
        {  
            m_WheelMeshLocalRotations = new Quaternion[4]; //获得车轮的四元数的角度信息  
            for (int i = 0; i < 4; i++)  
            {  
                m_WheelMeshLocalRotations[i] = m_WheelMeshes[i].transform.localRotation;  
            }  
            m_WheelColliders[0].attachedRigidbody.centerOfMass = m_CentreOfMassOffset;  
  
            m_MaxHandbrakeTorque = float.MaxValue;  
  
            m_Rigidbody = GetComponent<Rigidbody>();  
  
            //当前扭矩=全部扭矩-（牵引系数【0-1】*全部扭矩）  
            //设置当前扭矩，初始化的扭矩值跟m_TractionControl大小有关，m_TractionControl决定是否有牵引力，如果m_TractionControl  
            //值为0，则当前扭矩直接就是最大值，如果该值为1，则初始扭矩为0，然后汽车启动慢慢增加扭矩力。建议m_TractionControl数值为0.5  
            m_CurrentTorque = m_FullTorqueOverAllWheels - (m_TractionControl*m_FullTorqueOverAllWheels);//  
        }  
  
        //变档函数  
        private void GearChanging()  
        {  
            float f = Mathf.Abs(CurrentSpeed/MaxSpeed);  
            float upgearlimit = (1/(float) NoOfGears)*(m_GearNum + 1);  
            float downgearlimit = (1/(float) NoOfGears)*m_GearNum;  
  
            if (m_GearNum > 0 && f < downgearlimit)  
            {  
                m_GearNum--;  
            }  
  
            if (f > upgearlimit && (m_GearNum < (NoOfGears - 1)))  
            {  
                m_GearNum++;  
            }  
        }  
  
        //在0-1范围内为值添加一个曲线偏向1的简单函数  
        // simple function to add a curved bias towards 1 for a value in the 0-1 range  
        private static float CurveFactor(float factor)  
        {  
            return 1 - (1 - factor)*(1 - factor);  
        }  
  
        //松开插值的版本，允许值超出范围  
        // unclamped version of Lerp, to allow value to exceed the from-to range  
        private static float ULerp(float from, float to, float value)  
        {  
            return (1.0f - value)*from + value*to;  
        }  
  
        //计算齿轮因素/档位因子  
        private void CalculateGearFactor()  
        {  
            float f = (1/(float) NoOfGears);  
            // gear factor is a normalised representation of the current speed within the current gear's range of speeds.  
            // We smooth towards the 'target' gear factor, so that revs don't instantly snap up or down when changing gear.  
            //齿轮因素是在当前齿轮的速度范围的正常表示。我们顺利走向“目标”装备因素,所以转速时不要立即调节或向下改变齿轮。  
            //目标齿轮数=（当前速度/最大速度）*最大齿轮数-当前齿轮数  
            //我们要让值平滑地想着目标移动，以保证转速不会在变换档位时突然地上高或者降低  
            //反向差值，通过当前速度的比例值，找当前速度在当前档位的比例位置，得到的值将是一个0~1范围内的值。  
            var targetGearFactor = Mathf.InverseLerp(f*m_GearNum, f*(m_GearNum + 1), Mathf.Abs(CurrentSpeed/MaxSpeed));//反插值，计算比例值（5，10，8）=（8-5）/（10-5）=3/5  
            m_GearFactor = Mathf.Lerp(m_GearFactor, targetGearFactor, Time.deltaTime*5f);   //从当前档位因子向目标档位因子做平滑差值  
        }  
  
        //计算引擎转速(显示/声音)  
        private void CalculateRevs()  
        {  
            // calculate engine revs (for display / sound)  
            // (this is done in retrospect - revs are not used in force/power calculations)  
            CalculateGearFactor();  
            var gearNumFactor = m_GearNum/(float) NoOfGears;  
            var revsRangeMin = ULerp(0f, m_RevRangeBoundary, CurveFactor(gearNumFactor));  
            var revsRangeMax = ULerp(m_RevRangeBoundary, 1f, gearNumFactor);  
            Revs = ULerp(revsRangeMin, revsRangeMax, m_GearFactor);  
        }  
  
        //运动函数，最重要  
        public void Move(float steering, float accel, float footbrake, float handbrake)  
        {  
            //保持当前轮胎网格跟随wheelcolliders转动  
            for (int i = 0; i < 4; i++)  
            {  
                Quaternion quat;//四元数quat,用于旋转  
                Vector3 position;  
                m_WheelColliders[i].GetWorldPose(out position, out quat);//获取wheelcolliders的姿势，位置和转向角  
                //设置网格物体的位置和转向角  
                m_WheelMeshes[i].transform.position = position;  
                m_WheelMeshes[i].transform.rotation = quat;  
            }  
  
            //clamp input values  
            steering = Mathf.Clamp(steering, -1, 1);//限制steering的值在-1和1之间，以下同上  
            AccelInput = accel = Mathf.Clamp(accel, 0, 1);  
            BrakeInput = footbrake = -1*Mathf.Clamp(footbrake, -1, 0);  
            handbrake = Mathf.Clamp(handbrake, 0, 1);  
  
            //Set the steer on the front wheels.  
            //Assuming that wheels 0 and 1 are the front wheels.  
            //设置前轮转向角，0，1为前轮，汽车行驶时也只是控制前轮转向  
            m_SteerAngle = steering*m_MaximumSteerAngle;  
            m_WheelColliders[0].steerAngle = m_SteerAngle;  
            m_WheelColliders[1].steerAngle = m_SteerAngle;  
            //调用角度辅助助手  
            SteerHelper();  
            //设置加速/刹车信息到WheelCollider  
            ApplyDrive(accel, footbrake);  
            //检查速度范围  
            CapSpeed();  
  
            //Set the handbrake.设置手刹  
            //Assuming that wheels 2 and 3 are the rear wheels.2，3代表后轮  
            if (handbrake > 0f)  
            {  
                //设置手刹值到后轮，达到减速目的  
                var hbTorque = handbrake*m_MaxHandbrakeTorque;  
                m_WheelColliders[2].brakeTorque = hbTorque;  
                m_WheelColliders[3].brakeTorque = hbTorque;  
            }  
  
            //计算转速，用来供外部调用转速属性Revs来播放引擎声音等  
            CalculateRevs();  
            //改变档位  
            GearChanging();  
            //施加下压力  
            AddDownForce();  
            //检查轮胎  
            CheckForWheelSpin();  
            //牵引力控制系统  
            TractionControl();  
        }  
  
        //检查速度范围  
        private void CapSpeed()  
        {  
            float speed = m_Rigidbody.velocity.magnitude;//将标量速度赋予speed  
            //判断速度类型，  
            switch (m_SpeedType)  
            {  
                case SpeedType.MPH:  
  
                    speed *= 2.23693629f;  
                    if (speed > m_Topspeed)  
                        m_Rigidbody.velocity = (m_Topspeed/2.23693629f) * m_Rigidbody.velocity.normalized;//速度归一化  
                    break;  
  
                case SpeedType.KPH:  
                    speed *= 3.6f;  
                    if (speed > m_Topspeed)  
                        m_Rigidbody.velocity = (m_Topspeed/3.6f) * m_Rigidbody.velocity.normalized;  
                    break;  
            }  
        }  
  
        //设置加速/刹车信息到WheelCollider  
        private void ApplyDrive(float accel, float footbrake)  
        {  
  
            float thrustTorque;  
            switch (m_CarDriveType)  
            {  
                case CarDriveType.FourWheelDrive:  
                    thrustTorque = accel * (m_CurrentTorque / 4f);  
                    for (int i = 0; i < 4; i++)  
                    {  
                        m_WheelColliders[i].motorTorque = thrustTorque;  
                    }  
                    break;  
  
                case CarDriveType.FrontWheelDrive:  
                    thrustTorque = accel * (m_CurrentTorque / 2f);  
                    m_WheelColliders[0].motorTorque = m_WheelColliders[1].motorTorque = thrustTorque;  
                    break;  
  
                case CarDriveType.RearWheelDrive:  
                    thrustTorque = accel * (m_CurrentTorque / 2f);  
                    m_WheelColliders[2].motorTorque = m_WheelColliders[3].motorTorque = thrustTorque;  
                    break;  
  
            }  
  
            for (int i = 0; i < 4; i++)  
            {  
                if (CurrentSpeed > 5 && Vector3.Angle(transform.forward, m_Rigidbody.velocity) < 50f)  
                {  
                    m_WheelColliders[i].brakeTorque = m_BrakeTorque*footbrake;  
                }  
                else if (footbrake > 0)  
                {  
                    m_WheelColliders[i].brakeTorque = 0f;  
                    m_WheelColliders[i].motorTorque = -m_ReverseTorque*footbrake;  
                }  
            }  
        }  
  
        //此函数时move函数用于转向角  
        private void SteerHelper()  
        {  
            for (int i = 0; i < 4; i++)  
            {  
                WheelHit wheelhit;  
                m_WheelColliders[i].GetGroundHit(out wheelhit);  
                if (wheelhit.normal == Vector3.zero)  
                    return; // wheels arent on the ground so dont realign the rigidbody velocity 车轮离地，则不用调整汽车角度了。  
            }  
  
            // this if is needed to avoid gimbal lock problems that will make the car suddenly shift direction  
            //使用四元数避免万向锁的问题  
            //假如上一次车体Y方向角度比这次小于十度，就根据相差的度数乘以系数m_SteerHelper，得出需要旋转的度数  
            //根据这个度数算出四元数，然后将刚体速度直接旋转这个偏移度数  
            if (Mathf.Abs(m_OldRotation - transform.eulerAngles.y) < 10f)  
            {  
                var turnadjust = (transform.eulerAngles.y - m_OldRotation) * m_SteerHelper;  
                Quaternion velRotation = Quaternion.AngleAxis(turnadjust, Vector3.up);  
                m_Rigidbody.velocity = velRotation * m_Rigidbody.velocity;  
            }  
            m_OldRotation = transform.eulerAngles.y;  
        }  
  
  
        // this is used to add more grip in relation to speed  
        //这个是用来增加下压力，这是用来添加更多的速度控制  
        private void AddDownForce()  
        {  
            m_WheelColliders[0].attachedRigidbody.AddForce(-transform.up*m_Downforce*  
                                                         m_WheelColliders[0].attachedRigidbody.velocity.magnitude);//Addforce 第一个车轮增加一个力，  
        }  
  
  
        // checks if the wheels are spinning and is so does three things 检查轮胎是否旋转  
        // 1) emits particles 是否发射粒子  
        // 2) plays tiure skidding sounds 播放滑行音  
        // 3) leaves skidmarks on the ground 去掉刹车印  
        // these effects are controlled through the WheelEffects class 这些特效都是通过类WheelEffects实现的  
        private void CheckForWheelSpin()  
        {  
            // loop through all wheels 遍历所有车轮  
            for (int i = 0; i < 4; i++)  
            {  
                WheelHit wheelHit;  
                m_WheelColliders[i].GetGroundHit(out wheelHit);//获取碰撞信息  
  
                // is the tire slipping above the given threshhold  
                //轮胎下滑超过给定的阈值吗  
                if (Mathf.Abs(wheelHit.forwardSlip) >= m_SlipLimit || Mathf.Abs(wheelHit.sidewaysSlip) >= m_SlipLimit)  
                {  
                    //超出则发射烟雾粒子  
                    m_WheelEffects[i].EmitTyreSmoke();  
  
                    // avoiding all four tires screeching at the same time  
                    // if they do it can lead to some strange audio artefacts  
                    //避免四个轮胎都同时播放滑行声音  
                    //如果那样的话会导致某些奇怪的音效  
                    //函数AnySkidSoundPlaying()是遍历四个轮子，检查是否播放音效，是的返回ture.  
                    if (!AnySkidSoundPlaying())  
                    {  
                        m_WheelEffects[i].PlayAudio();  
                    }  
                    continue;  
                }  
  
                // if it wasnt slipping stop all the audio  
                //假如没有超出阈值，还没有停止音效，则停止音效  
                if (m_WheelEffects[i].PlayingAudio)  
                {  
                    m_WheelEffects[i].StopAudio();  
                }  
                // end the trail generation  
                //停止烟雾生成  
                m_WheelEffects[i].EndSkidTrail();  
            }  
        }  
  
  
        //如果汽车轮胎过度滑转，牵引力系统可以控制减少轮胎动力  
        // crude traction control that reduces the power to wheel if the car is wheel spinning too much  
        private void TractionControl()//牵引力控制函数  
        {  
            WheelHit wheelHit;  
            //判断驱动类型，四轮，还是前后轮，然后调用AdjustTorque函数  
            switch (m_CarDriveType)  
            {  
                case CarDriveType.FourWheelDrive:  
                    // loop through all wheels  
                    for (int i = 0; i < 4; i++)  
                    {  
                        m_WheelColliders[i].GetGroundHit(out wheelHit);  
  
                        AdjustTorque(wheelHit.forwardSlip);  
                    }  
                    break;  
  
                case CarDriveType.RearWheelDrive:  
                    m_WheelColliders[2].GetGroundHit(out wheelHit);  
                    AdjustTorque(wheelHit.forwardSlip);  
  
                    m_WheelColliders[3].GetGroundHit(out wheelHit);  
                    AdjustTorque(wheelHit.forwardSlip);  
                    break;  
  
                case CarDriveType.FrontWheelDrive:  
                    m_WheelColliders[0].GetGroundHit(out wheelHit);  
                    AdjustTorque(wheelHit.forwardSlip);  
  
                    m_WheelColliders[1].GetGroundHit(out wheelHit);  
                    AdjustTorque(wheelHit.forwardSlip);  
                    break;  
            }  
        }  
  
        //当向前滑动距离超过阈值后，就说明轮胎过度滑转，则减少牵引力，以降低转速。上面函数调用  
        private void AdjustTorque(float forwardSlip)  
        {  
            if (forwardSlip >= m_SlipLimit && m_CurrentTorque >= 0)  
            {  
                m_CurrentTorque -= 10 * m_TractionControl;  
            }  
            else  
            {  
                m_CurrentTorque += 10 * m_TractionControl;  
                if (m_CurrentTorque > m_FullTorqueOverAllWheels)  
                {  
                    m_CurrentTorque = m_FullTorqueOverAllWheels;  
                }  
            }  
        }  
  
        //函数AnySkidSoundPlaying()是遍历四个轮子，检查是否播放音效，是的返回ture.上面检查函数调用  
        private bool AnySkidSoundPlaying()  
        {  
            for (int i = 0; i < 4; i++)  
            {  
                if (m_WheelEffects[i].PlayingAudio)  
                {  
                    return true;  
                }  
            }  
            return false;  
        }  
    }  
}  