【游戏开发创新】使用Unity制作方阵编队，CSDN方阵迎面走来，感谢CSDN的中秋礼物（图像采样 | 点阵 | 方阵 | 队形 | 变换 | 动画）

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-09-08 11:53 272阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *   *  一、前言
         *  二、运行效果
         *  三、实现原理
         *  四、图片资源
         *  五、模型资源
         *  六、像素采样，生成点阵
         *  七、根据点阵生成角色方阵
         *  八、方阵行走
         *  九、方阵变换
         *  十、工程源码
         *  十一、完毕

### 一、前言 ###

嗨，大家好，我是新发。  
最近一直在忙一些事情，好几天没写文章了，前天收到`CSDN`的中秋礼物通知，非常感谢，特地做个小`Demo`感谢一下`CSDN`。

### 二、运行效果 ###

运行效果如下，方阵迎面跑来，  
![请添加图片描述][299d8560fca840808f2ff798c1c4c3e0.gif]  
`CSDN`方阵，  
![请添加图片描述][ba0fc6ba368e479c981d36bde9becf60.gif]  
阵型变换，  
![请添加图片描述][761da053ad2e4d07994b8047aab5a51f.gif]

![请添加图片描述][99201cbdaf844d27a39114b0ebb9a1ed.gif]

### 三、实现原理 ###

实现原理很简单，画成图是这样子，

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
下面我来讲下具体的实现细节~

### 四、图片资源 ###

准备两张图片，如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
勾选`Read/Write Enabled`，设置图片为可读，如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]

### 五、模型资源 ###

准备一个模型资源，  
![请添加图片描述][18891415b7a542ef875fd07b8769f162.gif]

带一个站立和跑步动画，  
![请添加图片描述][6301ab2a3e764004a3b3d17dbbcb5642.gif]

![请添加图片描述][adc042252e784cb5818c8b084b21ccd4.gif]  
动画状态机如下，使用混合树（`Blend Tree`）来过渡站立和跑动画，  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
混合树内部如下，通过`Speed`变量来控制混合：  
![请添加图片描述][d4e59dce4ec94abfbcbff0c838f3ce69.gif]  
`Speed`变量（`Float`类型）如下：  
![在这里插入图片描述][ec0b4860055f4233a2a591b2de071e9a.png]  
混合设置如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

### 六、像素采样，生成点阵 ###

像素采样生成点阵的逻辑，我封装在`TextureFormation`脚本中。

图片像素采样，我们可以使用`Texture2D`的`GetPixel`接口，

public Color GetPixel(int x, int y);

我们可以把一张图切割成很多个小正方块（小方块的边长为`samplingStep`），比如像这样子，  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]  
对每个小方块进行逐像素采样，我们知道，一个像素的颜色是由`RGBA`四个通道值来表示的，每个通道的取值范围是`0~255`，  
![在这里插入图片描述][817cca23de44450f811deec22e5be330.png]  
对应到`Color`这个类，就是`r`、`g`、`b`、`a`，  
![在这里插入图片描述][33864105c98c4c419c59bd675c316e68.png]  
这里要注意，`Color`的`rgba`是归一化的，也就是取值范围是`0~1`，如果想用`0~255`的取值范围表示颜色，则对应的类是`Color32`。  
`GetPixel`接口返回的是`Color`对象，我们可以通过`rgb`来简单判断一个像素是否有颜色，例：

if (color.r + color.g + color.b > 1f)
    {
        
    	// 像素有颜色
    }

如果一个方块中有颜色的像素超过了方块的边长`samplingStep`，则认为这个小方块中央需要安排一个人，否则留空。  
我们声明一个数组来存放点阵数据：

// 点阵
    private List<Vector3> posList = new List<Vector3>();

生成点阵的逻辑如下：

// TextureFormation.cs
    
    /// <summary>
    /// 采样梯度，梯度越小，进度越高
    /// </summary>
    public int samplingStep = 5;
    /// <summary>
    /// 坐标缩放
    /// </summary>
    public float scale = 1f;
    /// <summary>
    /// 要采样的图片纹理
    /// </summary>
    public Texture2D texture;
    
    // ...
    
    /// <summary>
    /// 计算点阵
    /// </summary>
    private void CalculatePoints()
    {
        
        if(Application.isPlaying)
        {
        
            if (0 != posList.Count)
                return;
        }
        else
        {
        
            posList.Clear();
        }
        
        var widthStep = texture.width / samplingStep;
        var heightStep = texture.height / samplingStep;
        for (int i = 0; i <= heightStep; i += samplingStep)
        {
        
            for (int j = 0; j <= widthStep; j += samplingStep)
            {
        
                // 一个block
                int colorPixelCnt = 0;
                for (int ii = 0; ii <= samplingStep; ++ii)
                {
        
                    for (int jj = 0; jj <= samplingStep; ++jj)
                    {
        
                        var color = texture.GetPixel(j * samplingStep + jj, i * samplingStep + ii);
                        if (color.r + color.g + color.b > 1f)
                        {
        
                            ++colorPixelCnt;
                        }
                    }
                }
                // 有颜色的像素超数量过了方块的边长
                if (colorPixelCnt > samplingStep)
                {
        
                    var pos = new Vector3(-texture.width / 2 + j * samplingStep + samplingStep / 2f, 0, -texture.height / 2 + i * samplingStep + samplingStep / 2f);
                    // 对坐标进行缩放
                    pos *= scale;
                    posList.Add(pos);
                }
            }
        }
    }

我们再提供一个获取点阵数据的接口供外部调用：

// TextureFormation.cs
    
    /// <summary>
    /// 获取点阵数据
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public IEnumerable<Vector3> EvaluatePoints()
    {
        
        CalculatePoints();
        var rootPos = Vector3.zero;
        if (null != trans)
            rootPos = trans.position;
        for (int i = 0; i < posList.Count; ++i)
        {
        
            yield return rootPos + posList[i];
        }
    }

为了方便在编辑器下预览点阵，我们可以写个`OnDrawGizmos()`方法，通过`Gizmos`来绘制几何体，如下：

// FormationRenderer.cs
    
    using UnityEngine;
    
    public class FormationRenderer : MonoBehaviour
    {
        
        private TextureFormation _formation;
        public TextureFormation Formation
        {
        
            get
            {
        
                if (_formation == null) _formation = GetComponent<TextureFormation>();
                return _formation;
            }
            set => _formation = value;
        }
    
        [SerializeField] private Vector3 _unitGizmoSize;
        [SerializeField] private Color _gizmoColor;
    
        private void OnDrawGizmos()
        {
        
            if (Formation == null || Application.isPlaying) return;
            Gizmos.color = _gizmoColor;
    
            foreach (var pos in Formation.EvaluatePoints())
            {
        
                Gizmos.DrawCube(transform.position + pos + new Vector3(0, _unitGizmoSize.y * 0.5f, 0), _unitGizmoSize);
            }
        }
    }

效果：  
![请添加图片描述][e7e522685d684f1c8a0ef4ddaad26774.gif]  
可以调节采样梯度和坐标缩放，  
![在这里插入图片描述][78d43555f8064c96a5cb60673708415f.png]  
如下：  
![请添加图片描述][870cc94ccdad4c46995166211b1a2c65.gif]

### 七、根据点阵生成角色方阵 ###

我们创建一个`Main.cs`脚本来实现这部分的逻辑。

有了点阵数据，我们就可以生成相应的角色啦，不过我们这里的每个角色都有各自的一些信息，比如动画、速度等，这里我们封装一个`PlayerUnit`类来包装一下，

// Main.cs
    
    public class PlayerUnit
    {
        
        public GameObject obj;
        public Transform trans;
        public Animator ani;
        public float speed;
    }

封装一下生成角色和删除角色的接口，

// Main.cs
    
    private readonly List<PlayerUnit> spawnedUnits = new List<PlayerUnit>();
    
    // 生成角色
    private void SpawnAvatar(IEnumerable<Vector3> points)
    {
        
        foreach (var pos in points)
        {
        
            var unit = new PlayerUnit();
            var obj = Instantiate(unitPrefab, transform.position + pos, Quaternion.identity, parentTrans);
            unit.obj = obj;
            unit.trans = obj.transform;
            unit.ani = obj.GetComponent<Animator>();
            spawnedUnits.Add(unit);
        }
    }
    
    // 删除多余的角色
    private void DeleteAvatar(int num)
    {
        
        for (var i = 0; i < num; i++)
        {
        
            var unit = _spawnedUnits.Last();
            spawnedUnits.Remove(unit);
            Destroy(unit.obj);
        }
    }

根据点阵图生成角色，

// 根据点阵图生成角色
    private void GenFormation()
    {
        
        points = formation.EvaluatePoints().ToList();
    
        if (points.Count > spawnedUnits.Count)
        {
        
            var remainingPoints = points.Skip(spawnedUnits.Count);
            SpawnAvatar(remainingPoints);
        }
        else if (points.Count < spawnedUnits.Count)
        {
        
            DeleteAvatar(spawnedUnits.Count - points.Count);
        }
    
        for (var i = 0; i < spawnedUnits.Count; i++)
        {
        
        	// 设置坐标
    		unit.trans.position = points[i];
            // TODO 移动、旋转、播动画
            
        }
    }

此时的效果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 5]

### 八、方阵行走 ###

我们要让方阵跑起来，每个角色朝着自己的位置移动、旋转，并且配套播放跑步和站立的动画。  
这里需要要让状态过渡比较自然，我是根据距离来决定动画混合，使用线性差值来计算旋转，代码如下：  
代码如下：

for (var i = 0; i < spawnedUnits.Count; i++)
    {
        
        var unit = spawnedUnits[i];
        // 距离
        var distance = Vector3.Distance(points[i], unit.trans.position);
    
        if (distance > unitSpeed)
        {
        
            // 方向
            var dir = points[i] - unit.trans.position;
            // 线性差值设置方向，朝向目标点方向
            unit.trans.forward = Vector3.Lerp(unit.trans.forward, new Vector3(dir.x, 0, dir.z), 5 * Time.deltaTime);
            // 动画混合
            unit.speed = distance > 0.8f ? distance : 0.8f;
            unit.ani.SetFloat("Speed", unit.speed);
            // 移动
            unit.trans.position = unit.trans.position + (points[i] - unit.trans.position).normalized * unitSpeed;
        }
        else
        {
        
        	// 距离很小，直接设置目标点位置
            unit.trans.position = points[i];
            if (unit.speed > 0)
            {
        
            	// 慢慢过渡为站立
                unit.speed -= Time.deltaTime * 0.5f;
                if (unit.speed < 0)
                    unit.speed = 0;
                unit.ani.SetFloat("Speed", unit.speed);
            }
            // 线性差值设置方向，统一朝向正前方
            unit.trans.forward = Vector3.Lerp(unit.trans.forward, -Vector3.forward, 5 * Time.deltaTime);
        }
    }

我们想点击地面时让整个方阵移动，这里我用了射线检测，

if (Input.GetMouseButtonDown(0))
    {
        
        Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
        RaycastHit hitInfo;
        if (Physics.Raycast(ray, out hitInfo, 200))
        {
        
            if ("ground" == hitInfo.collider.tag)
            {
        
                formation.transform.position = hitInfo.point;
            }
        }
    }

其中，地面的`tag`设置为`ground`，  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 6]  
效果如下：  
![请添加图片描述][80db7ec4d4014246b9471490a74ae14f.gif]  
如果你强行把某个角色拉到别处，她会自动乖乖跑回去站好，  
![请添加图片描述][be47be9be00b437192557ae6108d75db.gif]

### 九、方阵变换 ###

我们想要实现多个方阵的变换，需要中途切换图片，并且可能需要设置对应的采样梯度和坐标缩放，我这里封装成可序列化的类，如下：

[System.Serializable]
    public class TextureUnit
    {
        
        public Texture2D texture;
        public int samplingStep;
        public float scale;
    }

声明一个`public`的数组：

public TextureUnit[] textureUnits = new TextureUnit[0];

这样就可以在`Inspector`面板中设置数据啦~  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_17_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
写个方法实现方阵变换，

// Main.cs
    
    // 方阵变换
    private void ChangeFormation()
    {
        
        if (curTextureIndex > (textureUnits.Length - 1))
        {
        
            curTextureIndex = 0;
        }
        var curTextureUnit = textureUnits[curTextureIndex];
        formation.texture = curTextureUnit.texture;
        formation.samplingStep = curTextureUnit.samplingStep;
        formation.scale = curTextureUnit.scale;
        formation.ReCalculate();
    }

在`Update`中检测空白键按下，如果按下则调用方阵变换，

// Main.cs
    
    private int curTextureIndex = 0;
    
    private void Update()
    {
        
       // ...
       if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
       {
        
           ++curTextureIndex;
           ChangeFormation();
       }
    }

效果如下：  
![请添加图片描述][761da053ad2e4d07994b8047aab5a51f.gif]

### 十、工程源码 ###

本工程我已上传到`CODE CHINA`，感兴趣的同学可自行下载学习。  
地址：[https://codechina.csdn.net/linxinfa/UnityFormationsDemo][https_codechina.csdn.net_linxinfa_UnityFormationsDemo]  
注：我使用的`Unity`版本为`Unity 2021.1.9f1c1 (64-bit)`。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 7]

### 十一、完毕 ###

好了，就到这里吧，  
我是林新发：[https://blog.csdn.net/linxinfa][https_blog.csdn.net_linxinfa]  
![请添加图片描述][069f79386e58421f9e2b9ed8d9ae9c46.gif]

原创不易，若转载请注明出处，感谢大家~  
喜欢我的可以点赞、关注、收藏，如果有什么技术上的疑问，欢迎留言或私信，我们下期见~

[299d8560fca840808f2ff798c1c4c3e0.gif]: /images/20220829/b19f912b486c46bf9aef41416738cf78.png
[ba0fc6ba368e479c981d36bde9becf60.gif]: /images/20220829/89e6ad4b2fc340019ea8de9bc2792a85.png
[761da053ad2e4d07994b8047aab5a51f.gif]: /images/20220829/b855e037d9dd43e19e8141ad5b83989e.png
[99201cbdaf844d27a39114b0ebb9a1ed.gif]: /images/20220829/294207cb3df14d7cb441150ee0b6d0f9.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5p6X5paw5Y-R_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220829/33a753bed2f143ddb3729feb1419bbb5.png
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