Unity3D教程：车辆性能算法

首先要了解真实车辆的原理：车辆分前轮驱动，后轮驱动和四驱动。动力由引擎提供，反应的力到轮胎上，因此产生转数，即RPM。引擎的功率可以由RPM得到公式为: RPM = 引擎功率×60/2×pi ， 这些都是模拟，只为了更好的为下面的动作服务。还有大众关心的“漂移”，所谓 漂移就是，在后驱车辆中，前轮方向旋转大角度，地面给于一定向心力，同时后轮又给予更多动力，导致“漂移”动作。

首先，车辆不可能整个套一个外壳，原因是在接触地面时，对车辆所使的力不可能达到你预期的目标，引起，必须在车辆轮胎以上做外壳碰撞，轮胎以下就需要有力来支持它始终保持不掉下来。

Unity3D中有个WheelCollider ，它是专门模拟轮胎支持力和轮胎转数，以及轮胎横向力，前进力，以及悬架避震系统。这个东西非常方便，只要你把这个东西套在4个轮胎上，调试下他的forwardFriction 和 sidewaysFriction达到你想要的效果，然后对驱动轮的motorTorque进行赋值，你的车辆就能动了。

记得你需要无数次调试前进摩擦力和横向摩擦力 。 至于悬架系统在你需要时也可以改变其值。还有，这两个摩擦力，是一个由低到高，再由高到稳定的一条曲线。

这个WheelCollider非常好用，曾一度沉迷于此。但后来发现，他有很多不合理的地方。想要得到最好的效果，还是抛弃了他。为了支持车辆的碰撞外壳不接触地面，必须写一个悬架动态支持力，在4个轮胎位置，支持整辆车悬浮于地面之上。

关于这个悬架动态支持力

 

01 void SuspensionHoldForce() 02 { 03      float fullCompressionSpringForce = this.rigidbody.mass * 0.25f * 2.0f * -Physics.gravity.y; 04      this.OnGround = true; 05   06      foreach( GameObject item in FwheelModels ) 07     { 08          RaycastHit hit; 09          bool onGround = Physics.Raycast( item.transform.parent.position , -item.transform.parent.InverseTransformDirection(Vector3.up), out hit, this.suspensionTravel + this.radius); 10   11          if (onGround && hit.collider.isTrigger) 12         { 13             onGround = false; 14             float dist = this.suspensionTravel + this.radius; 15             RaycastHit[] hits = Physics.RaycastAll( item.transform.parent.position , -item.transform.parent.InverseTransformDirection(Vector3.up) , this.suspensionTravel + this.radius ); 16             foreach(RaycastHit test in hits) 17            { 18                 if (!test.collider.isTrigger && test.distance <= dist) 19                { 20                      hit = test; 21                      onGround = true; 22                      dist = test.distance; 23                } 24            } 25         } 26   27         if( onGround ) 28         { 29              Vector3 wheelVelo = this.rigidbody.GetPointVelocity (item.transform.parent.position); 30              Vector3 localVelo = transform.InverseTransformDirection (wheelVelo); 31              Vector3 groundNormal = transform.InverseTransformDirection (hit.normal); 32              float damperForce = Vector3.Dot(localVelo, groundNormal) * 5000f; 33              float compression = 1.0f - ((hit.distance - radius) / suspensionTravel); 34              Vector3 springForce = ( fullCompressionSpringForce*compression - damperForce ) * item.transform.parent.InverseTransformDirection(Vector3.up); 35   36              springForce.z = springForce.x = 0f; 37   38              this.rigidbody.AddForceAtPosition( springForce , item.transform.parent.position ); 39   40          } 41          else 42         { 43             this.OnGround = false; 44         } 45     } 46   47     foreach( GameObject item in BwheelModels ) 48     { 49          RaycastHit hit; 50          bool onGround = Physics.Raycast(  item.transform.parent.position, -item.transform.parent.InverseTransformDirection(Vector3.up), out hit, this.suspensionTravel + this.radius); 51   52          if (onGround && hit.collider.isTrigger) 53          { 54                onGround = false; 55                float dist = this.suspensionTravel + this.radius; 56                RaycastHit[] hits = Physics.RaycastAll( item.transform.parent.position, -item.transform.parent.InverseTransformDirection(Vector3.up) , this.suspensionTravel + this.radius ); 57                foreach(RaycastHit test in hits) 58                { 59                      if (!test.collider.isTrigger && test.distance <= dist) 60                      { 61                            hit = test; 62                            onGround = true; 63                            dist = test.distance; 64                       } 65                 } 66            } 67   68            if( onGround ) 69           { 70                 Vector3 wheelVelo = this.rigidbody.GetPointVelocity (item.transform.parent.position); 71                 Vector3 localVelo = transform.InverseTransformDirection (wheelVelo); 72                 Vector3 groundNormal = transform.InverseTransformDirection (hit.normal); 73                 float damperForce = Vector3.Dot(localVelo, groundNormal) * 5000f; 74                 float compression = 1.0f - ( ( hit.distance - radius ) / suspensionTravel ); 75                 Vector3 springForce = ( fullCompressionSpringForce*compression - damperForce ) * item.transform.parent.InverseTransformDirection(Vector3.up); 76                 springForce.z = springForce.x = 0f; 77                 this.rigidbody.AddForceAtPosition( springForce , item.transform.parent.position ); 78           } 79           else 80          { 81                this.OnGround = false; 82           } 83      } 84 }

那么在完成悬架支撑后，就该设计车辆动力了。

这里也有2种方法：一个方向是真实车辆行驶轨迹，另一个是模拟型车辆轨迹。

前者的方法是 ，将动力点放在车辆驱动轮上，例如后轮。用rigidbody的AddForceAtPosition可以做到，前轮只需要提供横向力就可以实现转弯的轨迹。但别看说说这么容易，这里面还涉及非常多的数值和曲线问题。在提供车辆动力时，你需要一条曲线，以致车辆不会匀加速，因为这样很不真实，还有在前轮横向力中，你必需是条由0到最高点，然后下降到平衡点的曲线。这样你的赛车才显得更真实。这些都需要用到几个数学知识。Unity3D教程手册

后者，是用算法来模拟的一种车辆轨迹。这个算法所有作用力作用在车辆的中心点。

转弯轨迹，我是用转弯半径来表示，使得车辆在转弯时有相当的真实性，必须改变车辆转弯速度。当然，用到了些数学知识。代码如下：

 

01	#region 计算转弯角度
02	void Steering( bool canSteer , Vector3 relativeVelocity )
03	{
04	if( canSteer && this.OnGround )
05	{
06	if( this.shiftthrottle == 1 )
07	{
08	this.transform.RotateAround( this.transform.TransformPoint( ( this.FwheelModels[0].transform.localPosition + this.FwheelModels[1].transform.localPosition) * 0.5f ) , this.transform.up , this.rigidbody.velocity.magnitude *2f* this.steeringInput * Time.deltaTime * 2f );
09	//~ this.rigidbody.AddForceAtPosition( this.FwheelModels[0].transform.TransformDirection(Vector3.right*this.steeringInput) * 3f * this.rigidbody.mass, this.FwheelModels[0].transform.position);
10	//~ this.rigidbody.AddForceAtPosition( this.FwheelModels[1].transform.TransformDirection(Vector3.right*this.steeringInput) * 3f * this.rigidbody.mass, this.FwheelModels[1].transform.position);
11	return ;
12	}
13
14	if( this.throttle * this.transform.InverseTransformDirection(this.rigidbody.velocity).z < 0 )
15	return ;
16
17	float turnRadius = 3.0f / Mathf.Sin( (90f - this.steering) * Mathf.Deg2Rad );
18	float minMaxTurn = EvaluateSpeedToTurn(this.rigidbody.velocity.magnitude);
19	float turnSpeed = Mathf.Clamp(relativeVelocity.z / turnRadius, -minMaxTurn / 10, minMaxTurn / 10);
20	this.transform.RotateAround( this.transform.position + this.transform.right * turnRadius * this.steeringInput , transform.up , turnSpeed * Mathf.Rad2Deg * Time.deltaTime * this.steeringInput );
21
22	//~ Vector3 debugStartPoint = transform.position + transform.right * turnRadius * this.steeringInput;
23	//~ Vector3 debugEndPoint = debugStartPoint + Vector3.up * 5f;
24
25	//~ Debug.DrawLine(debugStartPoint, debugEndPoint, Color.red);
26	}
27	}
28
29	float EvaluateSpeedToTurn( float speed )
30	{
31	if(speed > this.topSpeed / 2)
32	return minimumTurn;
33	float speedIndex = 1 - ( speed / ( this.topSpeed / 2 ) );
34	return minimumTurn + speedIndex * (maximumTurn - minimumTurn);
35	}
36	#endregion

这个模拟车辆轨迹，不能达到漂移的性能，但我加了一个滑动比例计算的算法，用车辆横向移动速度，和前进速度，的比例来确定，该车辆是否处于漂移状态，如处于，则启动漂移滑动程序。当然，我的赛车是很自然的，不做做。至于轮胎痕迹，就是判断是否触底后，在该点生成轮胎痕迹gameobject，如此而已。Unity3D教程手册

最后，再介绍下，所有车辆都需要模拟的，行驶时，轮胎随速度旋转这个关系到车辆看起来真实性的东西。其实非常简单。代码如下：

 

01	#region 轮胎滚动与旋转模拟
02	void WheelRoll()
03	{
04	float averageAngularVelo = ( this.rigidbody.GetPointVelocity(this.BwheelModels[0].transform.parent.position).magnitude + this.rigidbody.GetPointVelocity(this.BwheelModels[0].transform.parent.position).magnitude )/2f;
05	float engineAngularVelo = averageAngularVelo * 3f;
06
07	float rpm = engineAngularVelo * (60.0f/(2*Mathf.PI)) * (this.transform.InverseTransformDirection(this.rigidbody.velocity).z > 0f ? 1f : -1f );
08
09	//~ Debug.Log(this.transform.InverseTransformDirection(this.rigidbody.velocity).z);
10
11	FwheelModels[0].transform.rotation = FwheelModels[0].transform.parent.rotation *     Quaternion.Euler (RotationValue, this.steering , 0);//旋转
12	FwheelModels[1].transform.rotation = FwheelModels[1].transform.parent.rotation * Quaternion.Euler (RotationValue, this.steering , 0);//旋转
13
14	BwheelModels[0].transform.rotation = BwheelModels[0].transform.parent.rotation * Quaternion.Euler (RotationValue, 0, 0);//旋转
15	BwheelModels[1].transform.rotation = BwheelModels[1].transform.parent.rotation * Quaternion.Euler (RotationValue, 0, 0);//旋转
16
17	RotationValue += rpm * ( 360f/60f ) * Time.deltaTime;
18	}
19	#endregion