3D游戏编程作业4

2023-06-04 22:43| 来源: 网络整理| 查看: 265

与游戏世界交互 && 物理系统与碰撞

编写一个简单的鼠标打飞碟（Hit UFO）游戏

游戏内容要求：游戏有 n 个 round，每个 round 都包括10 次 trial；每个 trial 的飞碟的色彩、大小、发射位置、速度、角度、同时出现的个数都可能不> 同。它们由该 round 的 ruler 控制；每个 trial 的飞碟有随机性，总体难度随 round 上升；鼠标点中得分，得分规则按色彩、大小、速度不同计算，规则可自由设定。游戏的要求：使用带缓存的工厂模式管理不同飞碟的生产与回收，该工厂必须是场景单实例的！具体实现见参考资源 Singleton 模板类近可能使用前面 MVC 结构实现人机交互与游戏模型分离改进飞碟（Hit UFO）游戏：游戏内容要求：按 adapter模式设计图修改飞碟游戏使它同时支持物理运动与运动学（变换）运动项目代码与项目视频演示

博客地址：Github 博客

项目地址：Gitee 博客

作业4：Hit UFO 打飞碟：哔哩哔哩_bilibili

项目文档项目配置过程

将 Assets 文件夹下的文件全拖入新建项目后，点击新导入的 Scene/ 中的 Hit UFO 场景，开始游戏后即可打开项目。

游戏规则按下 Space 空格键发射飞碟，按下鼠标左键点击飞碟。在飞碟消失前，点击飞碟得分，飞碟消失则扣分，不同难度不同颜色的飞碟分数不同。游戏共有 10 个 Round ，每个 Round 共有 10 次 Trial ，游戏难度随 Round 增加。游戏胜利的条件为：玩家在完成 10 个 Round （即 100 次 Trial）后，其分数非负。其余所有的情况都视为**游戏失败* 工厂模式、Adapter、 MVC

本次项目依然按照 MVC 框架实现，并且根据工厂模式、适配器模式进行面向对象设计。

Model GameModel ：裁判类，管理游戏关卡和判断游戏胜负。 UFOModel ：飞碟实体，初始化飞碟的属性、速度，提供设置函数。 View GameGUI ：显示轮次、得分、游戏操作按钮，展示游戏画面。 Controller Ruler ：判断游戏状态，控制飞碟的各种特性（位置、方向、得分、大小）。 Director ：导演类，控制场景切换。 GameController ：场景控制类，控制游戏场景。 UFOFactory ：带有缓存的飞碟工厂，负责创建、生成飞碟对象。 Interface：适配器模式的接口，用于重载 SetAction 方法，设置游戏对象的运动学模型。 PhysicActionManager：对物体添加重力和施加 Impulse，实现动力学模型。 CCActionManager：使用刚体实现运动学转换运动模型。 Editors UFOEditor ：UFO 游戏对象的编辑器（如果摄像机位置不同，可以通过更改脚本属性来设置飞碟的初始位置）带缓存的工厂模式

对象的新建和销毁在游戏中的开销是巨大的，一个游戏中有众多的对象，我们应该使用对象池，带缓存的工厂模式，降低对象的新建和销毁开销。在本次项目中，我使用了带缓存的工厂模式管理不同飞碟的生产和回收，且该工厂是场景单实例的：

public class UFOFactory { public enum Color { Red, Green, Blue, Yellow, Purple } private static UFOFactory factory; // 单例 // 正在使用的飞碟 private List occupied = new List(); // 未被使用的飞碟 private List released = new List(); public static Vector3 invisible = new Vector3(0, -10, 0); // 单例 public static UFOFactory GetInstance() { return factory ?? (factory = new UFOFactory()); } // 获取特定颜色的飞碟 public GameObject Get(Color color) { GameObject ufo; // 决定是否生产 if (released.Count == 0) { ufo = Object.Instantiate(Resources.Load("Prefabs/UFO"), invisible, Quaternion.identity); ufo.AddComponent(); } else { ufo = released[0]; released.RemoveAt(0); } // 设置颜色 Material material = Object.Instantiate(Resources.Load("Materials/" + color.ToString("G"))); ufo.GetComponent().material = material; occupied.Add(ufo); return ufo; } // 回收飞碟对象 public void Put(GameObject ufo) { var rigidbody = ufo.GetComponent(); rigidbody.velocity = Vector3.zero; rigidbody.angularVelocity = Vector3.zero; rigidbody.useGravity = false; ufo.transform.position = invisible; occupied.Remove(ufo); released.Add(ufo); } }

在 UFOFactory 工厂模式中，使用两个列表来分别维护正在使用和未被使用的飞碟对象。使用 GetInstance 静态方法实现单例模式，使用 Get 获取特定颜色的飞碟对象和使用 Put 回收飞碟对象。

实体

UFO 实体 UFOModel 继承于 MonoBehaviour 类，管理飞碟对象的初始位置、初始速度和缩放比例，其具体内容如下。

public class UFOModel : MonoBehaviour { public int score; public static Vector3 startPosition = new Vector3(-4, -2, -10); public static Vector3 startSpeed = new Vector3(0.5f, 1.0f, 1.0f); public static Vector3 localScale = new Vector3(1, 0.05f, 1); private int leftOrRight; private float speedScale = 1; private int id; public Vector3 GetSpeed() { Vector3 velocity = (this.speedScale) * startSpeed; velocity.x *= leftOrRight; return velocity; } public int GetId() { return this.id; } public void SetSpeedScale(float scale) { this.speedScale = scale; } public void SetSide(int side) { Vector3 location = startPosition; location.x *= side; location.y += GetId() * 0.1f; transform.position = location; leftOrRight = side; } public void SetLocalScale(float x, float y, float z) { Vector3 scale = localScale; scale.x *= x; scale.y *= y; scale.z *= z; transform.localScale = scale; } public void SetLocation(float x, float y, float z) { startPosition.x = x; startPosition.y = y; startPosition.z = z; } public void SetId(int id) { this.id = id; } 控制器

在场景控制器 GameController 的 Update 函数中，监听用户输入，如鼠标左键或空格键，并且做出相应的动作，触发击中飞碟或生成飞碟等等：

void Update() { var invisibleUFOs = UFOs.FindAll(x => (x.transform.position.y = 10f)); foreach (var ufo in invisibleUFOs) { OnMissUFO(ufo); } if (model.game == GameState.Gamming) { if (model.scene == SceneState.Shooting && Input.GetButtonDown("Fire1")) { // 光标拾取单个游戏对象 Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);// 构建射线 if (Physics.Raycast(ray, out RaycastHit hit) && hit.collider.gameObject.tag == "UFO") { OnHitUFO(hit.collider.gameObject); // 点击飞碟 } } // 发射飞碟 if (model.scene == SceneState.Waiting && Input.GetKeyDown("space")) { model.scene = SceneState.Shooting; model.NextTrial(); // 若玩家满足胜利条件，按下空格不发射飞碟 if (model.game == GameState.Win) { return; } UFOs.AddRange(ruler.GetUFOs()); } if (UFOs.Count == 0) { model.scene = SceneState.Waiting; } } }

由于 GameController 源码较长，只展示其中 update() 部分。

通过控制器沟通不同的场景，但还需要实现 Ruler 类来进行飞碟的发射和调用工厂模式：

public class Ruler { private readonly int currentRound; private System.Random random; private static Array colors = Enum.GetValues(typeof(UFOFactory.Color)); private static int[] UFOCount = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 }; // 数量池子 private static int[] score = { 1, 2, 5, 5, 10 }; // 不同颜色对应不同分数，速度，大小 private static float[] speed = { 0.2f, 0.4f, 0.6f, 0.8f, 1.0f }; private static float[] scale = { 1.8f, 1.4f, 1f, 0.8f, 0.6f }; private IActionManager actionManager; // 运动学模型 public Ruler(int currentRound, IActionManager actionManager) { this.currentRound = currentRound; this.random = new System.Random(); this.actionManager = actionManager; // 设置运动学模型 } public int GetUFOCount() { return UFOCount[currentRound]; } public List GetUFOs() { List ufos = new List(); var index = random.Next(colors.Length); // var color = (UFOFactory.Color)colors.GetValue(index); // 随机生成颜色 var count = GetUFOCount(); // 当前 Round 下飞碟产生数 for (int i = 0; i

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