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Unity 3D导航系统(Navigation)

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Unity 3D Navigation(导航)是用于实现动态物体自动寻路的一种技术,它将游戏场景中复杂的结构关系简化为带有一定信息的网格,并在这些网格的基础上通过一系列相应的计算来实现自动寻路。

本节主要讲解在创建好的三维场景中烘焙导航网格、创建导航代理以实现让角色绕过重重障碍最终到达终点的功能。

导航系统

过去,游戏开发者必须自己打造寻路系统,特别是在基于节点的寻路系统中,必须手动地在 AI 使用的点之间进行导航,因此基于节点系统的寻路非常烦琐。

Unity 3D 不仅具有导航功能,还使用了导航网格(navigation meshes),这比手动放置节点更有效率而且更流畅。

更重要的是,还可以一键重新计算整个导航网格,彻底摆脱了手动修改导航节点的复杂方法。

1) 设置 NavMesh

NavMesh 的设置方法很简单,在 Hierarchy 视图中选中场景中除了目标和主角以外的游戏对象,在 Inspector 视图中单击 Static 下拉列表,在其中勾选 Navigation Static 即可,如下图所示。

设置NavMesh

2) 烘焙

执行菜单 Window→Navation 命令,打开导航窗口,单击右下角的 Bake(烘焙)按钮即可,烘焙后的场景如下图所示。

场景烘焙后的效果

接下来详细看看 Navigation 面板,它有 Object、Bake、Areas 这 3 个标签页。

其中,Object 标签页如下图所示,该标签页可以设置游戏对象的参数,如下表所示。当选取游戏对象后,可以在此标签页中设置导航相关参数。

Navigation面板
 
参 数 功 能
Navigation Static 勾选后表示该对象参与导航网格的烘焙
Generate OffMeshLinks 勾选后可在导航网格中跳跃(Jump)和下落(Drop)
Navigation Area 导航区域

Bake 标签页如下图所示,是 Navigation 面板最重要的标签页,在该标签页下可以设置导航代理相关参数以及烘焙相关参数,参数说明如下表所示。

bake标签页

参 数 功 能
Agent Radius 设置具有代表性的物体半径,半径越小,生成的网格面积越大
Agent Height 设置具有代表性的物体的高度
Max Slope 设置斜坡的坡度
Step Height 设置台阶高度
Drop Height 设置允许最大的下落距离
Jump Distance 设置允许最大的跳跃距离
Manual Voxel Size 设置是否手动调整烘焙尺寸
Voxel Size 设置烘焙的单元尺寸,控制烘焙的精度
Min Region Area 设置最小区域
Height Mesh 设置当地形有落差时是否生成精确而不是近似的烘焙效果

3) 设置导航代理

导航代理(Navigation Agent)可以理解为去寻路的主体。

在导航网格生成之后,给游戏对象添加了一个 Nav Mesh Agent 组件,如下图所示。

Nav Mesh Agent 面板中各导航代理参数含义如下表所示。

Nav Mesh Agent组件

属性分区 参 数 功 能
Agent Size Radius 设置导航代理的半径
Height 设置导航代理的高度
Base Offset 设置圆柱体相对于本地坐标的偏移
Steering Speed 设置最大移动速度
Angular Speed 设置最大角速度
Acceleration 设置最大加速度
Stopping Distance 设置离目标距离还有多远时停止
Auto Braking 激活时,到达目标位置前将减速
Obstacle
Avoidance
Quality 设置躲避障碍物的质量,如果设置为0则不躲避其他导航 代理
Priority 设置自身的导航优先级,范围是0〜99,值越小,优先级 越大
Path Finding Auto Traverse Off Mesh Link 设置是否采用默认方式经过链接路径
Auto Repath 设置当现有的路径变为无效时是否尝试获取一个新的路径
Area Mask 设置此导航代理可以行走哪些区域类型

实践案例:自动寻路

案例构思

使用 Unity 3D 开发游戏,自动寻路可以有很多种实现方式。A 星寻路是一种比较传统的人工智能算法,在游戏开发中比较常用。

另外,Unity 3D 官方内置的寻路插件 Navmesh 也可以实现自动寻路功能。

本案例旨在通过一个简单的三维场景漫游实现 Navmesh 自动寻路插件的使用。

案例设计

本案例在 Unity 3D 内创建一个简单的三维场景,场景内有各种障碍,通过 Navmesh 插件可以自动寻找到目标位置。

案例实施

步骤 1):新建三维场景,将其命名为 Navigation。其中,胶囊体作为动态移动的对象,球体作为导航的目标,如下图所示。

三维场景搭建效果

步骤 2):选中场景中所有除了 sphere、cylinder 摄像机以及直线光以外的所有物体,单击 Inspector 面板中右上角的 Navigation Static,使这些物体成为静态物体,并设置成 Navigation Static 类型,如下图所示。

添加navmesh

步骤 3):执行菜单栏中的 Window→Navigation 命令,Navigation 面板如下图所示。

Navigation面板

步骤 4):单击该面板右下角的 Bake 按钮,即可生成导航网格,下图为已生成的导航网格。

烘焙后的效果

步骤 5):下面就可以让一个胶囊体根据一个导航网格运动到目标 Sphere 位置。执行 Component→Navigation→Nav Mesh Agent 为该胶囊体挂载一个 Nav Mesh Agent,如下图所示。

挂载Nav Mesh Agent

步骤 6):最后写一个脚本就可以实现自动寻路了。创建 C# 脚本,将其命名为 DemoNavigation,脚本如下:
using UnityEngine;
using System.Collections;
public class DemoNavigation:MonoBehaviour{
    public Transform target;
    void Start(){
        if(target!=null){
            this.gameObject.GetComponent<NavMeshAgent>().destination=target.position;
        }
    }
}
步骤 7):脚本新建完成后挂载到胶囊体上,然后将 Sphere 赋予胶囊体的 Navigation 脚本,运行场景,如下图所示,胶囊体会运动到 Sphere 的位置。

运动测试前

胶囊体开始向球体运动

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