Realizati o scena de joc similara cu un joc de Duck Hunt 3D

1. Mediul:
   1. un teren simplu si ceva vegetatie
2. Playerul:
   1. este reprezentat de o camera statica in scena (e suficient sa aveti doar camera, nu exista miscare din partea jucatorului)
   2. are posiblitatea de a trage inspre inamici in 2 moduri:
      1. left click: lanseaza un proiectil fizic care mere inspre directia une a fost apasat click (cu anumite reguli: fie are o durata de viata, fie pana a nimerit ceva, fie adaugati o forta combinata cu reguli de distrugere etc.)
      2. right click: damage instant - se realizeaza cu un raycast dinspre camera spre inamic si atinge instant locul in care a fost apasat click
3. Inamicii:
   1. exista inamici 3D animati care se deplaseaza inspre camera incotinuu
   2. inamicii se instantiaza (spawneaza) incontinuu (puteti pune anumite reguli - de ex sa fie max 5 in scena la un moment dat) intr-o zona din scena care sa fie vizibila de catre camera)
   3. inamicii au comportament fizic (coloziuni, sunt afectati de gravitatie etc.)
   4. inamicii au 2 animatii posibile: run si hit (alergat, si o animatie pentru cand au fost doborati/atinsi)
   5. inamicii sunt distrusi in momentul in care i-a nimerit playerul (cu o animatie scurta, apoi dispar din scena)
   6. inamicii se misca incontinuu spre player (camera)
4. GUI:
   1. In momentul in care au fost doborati 5 inamici, apare in mijlocul ecranului o imagine 2D animata
   2. In momentul in care au fost doborati 10 inamici, apare in mijlocul ecranului o alta imagine 2D animata print-o metoda diferita fata de cea afisata la 5 inamici doborati

Pentru miscarea si controlul caracterelor in 3D sunt posibile mai multe abordari.

CharacterController este o componenenta ce poate fi adaugata pentru a putea controla caracaterul. Aceasta componenta nu foloseste elemente de fizica in nici nu fel, dar vine atasat cu un collider de baza Capsule Collider care nu permite intrarea in alte collidere. Acest lucru simplifica foarte mult scriptarea caracterului.

Character Controller pune la dispozitie doua metode pentru miscarea caracterului:

• SimpleMove(Vector3 speed) care va misca caracterul tinand cont de gravitatia definita, dar in care axa Y este ignorata

// Move forward / backward
        Vector3 forward = transform.TransformDirection(Vector3.forward);
        float curSpeed = speed * Input.GetAxis("Vertical");
        controller.SimpleMove(forward * curSpeed);

• Move(Vector3 motion) care va muta caracterul in functie de paracmetrul motion, care reprezinta miscarea absoluta, astfel ca acceleratii de genul gravitatiei vor trebui implementate manual.

   moveDirection = new Vector3(Input.GetAxis("Horizontal"), 0.0f, Input.GetAxis("Vertical"));
            moveDirection = transform.TransformDirection(moveDirection);
            moveDirection = moveDirection * speed;
 
            if (Input.GetButton("Jump"))
            {
                moveDirection.y = jumpSpeed;
            }
        }
 
        // Apply gravity
        moveDirection.y = moveDirection.y - (gravity * Time.deltaTime);
 
        // Move the controller
        controller.Move(moveDirection * Time.deltaTime);

In cazul functiilor puse la dispozitie de Character Controller, miscarile sunt constranse de coliziuni in mod automat si este destul de permisiva (spre exemplu va putea urca autmat rampe sau scari).

Componenta de Rigidbody practic determina ca obiectul pe care e plasata sa se comporte ca un corp fizic, care interactioneaza cu mediul si asupra caruia se pot aplica forte fizice. Implicit, componenta Rigidbody este afectata de gravitatia definita ca prametru.

Exista 4 moduri in care se poate aplica o forta:

• Force: adauga o forta continua si dependenta de masa
• Acceleration: adauga o acceleratia continua independenta de masa
• Impulse: adauga o forta instanta si dependenta de masa
• VelocityChange: adauga o velocitate instanta independenta de masa

Pentru a adauga o forta exista de asemenea mai multe metode, dar cea standard este AddForce(Vector3 force, ForceMode mode = ForceMode.Force).

rb.AddForce(10.0f * Vector3.up);

if (Input.GetButtonDown("Jump") && _isGrounded)
{
  rb.AddForce(Vector3.up * Mathf.Sqrt(JumpHeight * -2f * Physics.gravity.y), ForceMode.VelocityChange);
}

Pentru a misca un caracter folosind inputul, de regula se foloseste functia MovePosition. Aceasta functie va incerca sa mute caracterul la pozitia respectiva, tinand cont de coliziuni. De asemenea, nu va influienta cu nimic procesarile fizice in desfasurare aplicate asupra RigidBody-ului, comenzile de miscare ale caracterului fiind separate oarecum de mecanica de simulare a interactiunilor fizice.

Vector3 dirVector = new Vector3 (Input.GetAxis ("Horizontal"), 0, Input.GetAxis ("Vertical")).normalized;
GetComponent <Rigidbody> ().MovePosition (transform.position + dirVector * Time.deltaTime);

Componenta Rigidbody este una foarte precisa din punct de vedere al coliziunilor, deci ofera mai mult control in acest sens, dar necesita si mai multa programare chiar si pentru lucruri simple, cum ar fi urcatul scarilor sau pe o rampa.

O mentiune importanta este ca Unity foloseste o separatie a procesarii functiilor de update in ceea ce priveste frame-ul. Astfel update-urile de procesare a fizicii sunt separate de update-urile de procesare a frame-ului:

• exista o functie de FixedUpdate, care se apeleaza la un framerate fix si care se apeleaza inainte de fiecare `update de fizica`. In aceasta metoda este recomandat sa se aplice toate fortele necesare simularii fizice pentru a nu afecta simluarea facandu-o dependenta de framerate
• functia clasica de Update, care duce la actualizarea si afisarea frame-ului curent: in aceasta functie se poate prelua inputul pentru a fi consistent

O problema generala care apare la preluarea inputului este normalizarea.

 Vector2 dirVector = new Vector2 (Input.GetAxis ("Horizontal"), Input.GetAxis ("Vertical"));

versus

 Vector2 dirVector = new Vector2 (Input.GetAxis ("Horizontal"), Input.GetAxis ("Vertical")).normalized;

Daca inputul nu este normalizat, caracterul se va misca cu o viteza mai mare atunci cand se misca in fi

Pentru rotatia camerei exista mai multe variante, dar una dintre cele mai indiacate este sa retineti intotdeauna rotatia actuala a camerei, pentru a evita probleme legate de rotatii multiple compuse.

O varianta simpla:

    private float yaw = 0.0f;
    private float pitch = 0.0f;

    void Update () {
        yaw += speedH * Input.GetAxis("Mouse X");
        pitch -= speedV * Input.GetAxis("Mouse Y");

        transform.eulerAngles = new Vector3(pitch, yaw, 0.0f);
    }

In spatiul 3D testarea selectarii sau tintirii asupra unui obiect se face in general printr-o tehnica numita Raycasting, care presupune trasarea unei raze de la sursa (in general camera) la destinatie. Acest lucru este util atat pentru object picking (selectarea unui obiect in spatiul 3D cu mouse-ul spre exemplu) cat si pentru tintirea si lansarea de proiectile.

Desi in cazul unui FPS, lansarea de proiectile se poate face si fizic (deci instantiez un proiectil care are damage, si ii imprim o forta cu care sa se deplaseze spre o directie), in general ea se simuleaza prin trasarea unei raze si detectia coliziuniii cu aceasta, si apoi aplicarea de efecte astfel incat impactul sa para real (proiectilul in general nu este vizibil ochiului uman).

Pentru trasarea unei raze de la camera la o tinta se poate folosi functia de Raycast din pachetul de Physics oferit de Unity. Functia Raycast accepta o multitudine de variante de paramtri, in functie nevoia de utilizare, parametrii principali fiind punctul de start si directia. Un exemplu pentru o camera FPS si o tinta intr-un anumit range se poate folosi urmatoarea secventa de cod:

RaycastHit hit;
 
//daca am un obiect pe directia in range
if(Physics.Raycast(fpsCam.transform.position, fpsCam.transform.forward, out hit, range)) { 
  //accesez un script de damage pe targetul meu daca accesta exista
  Enemy orc = hit.transform.GetComponent<Enemy>();
  if(orc!=null) {
    orc.TakeDamage(ammount); //TakeDamage este o functie publica in scriptul de Enemy
 
    enemyHealthBar.SetActive(true); //pot afisa si Healthbar-ul inamicului la plasarea tintei pe acesta
  }
 
  if(orc.rigidbody != null) {
    orc.rigidbody.addForce(-hit.normal * impactForce); //adauga o forta la impact
  }
}

Asa cum se observa si in exemplul de mai sus, Racycast-urile se pot folosi in multe moduri. Cateva exemple:

• aplicarea unei coliziuni
• selectia unui obiect
• tintirea unui obiect
• actionarea unei functii din obiectul tintit
• si altele

Pentru navigarea automata a personajelor pana la un punct pe harta, indiferent ca e vorba de un personaj controlat sau un agent inteligent, avem nevoie in primul rand de generarea unor zone in care acestea sa se poata misca. Aceste zone poarta numele de Navigation Mesh sau NavMesh, prescurtat. In Unity se pot genera automat acest NavMesh folosind utilitarul de Navigation Bake: Window > AI > Navigation > Bake.

De mentionat este ca un navmesh se genereaza folosind elementele statice ale scenei. Pentru a marca un obiect ca fiind static, trebuie bifat in inspector casuta de Static.

Mai mult, meniul de Navigation, permite detalierea fiecarui obiect cu privire la navigatie, astfel incat se poate specifica daca un obiect e static sau daca e Walkable sau nu.

Crearea (Bake) NavMesh-ului este statica, in sensul ca odata creata ea nu se mai modifica la runtime. Astfel, daca avem obiecte mobile, care influienteaza NavMesh-ul, nu le putem declara statice si nu le putem include in procesul de Bake. Pentru acestea exista o componenta Nav Mesh Obstacle care altereaza dinamic NavMesh-ul.

Rezultatul este o zona in care agentii sau jucatorii pot naviga folosind functii puse la dispozitie de unity pentru deplasare.

Pentru a programa inamici sau agenti NPC (Non-Playable Character) se poate folosi aceeasi functionalitate de navigare automata (NavMesh) si componenta de tip NavMeshAgent, pentru navigatie, similar cu sectiunea de Navigare automata din laboratorul precedent.

Diferenta este ca acesti agenti vor raspunde automat la anumite evenimente:

• inamicii de obicei incep sa interactioneze atunci cand player-ul intra intr-o anumita raza de actiune
• NPC-urile interactoneaza la fel, bazate pe o raza de actiune sau efectiv interactiune directa (click)

Astfel, pentru inamici putem defini un controller cu un radius de actiune, si un gizmos pentru vizualizare usoara a acestuia in editor.

public class EnemyController : MonoBehaviour {

  public float radius = 2;
  
  void OnDrawGizmosSelected() {
    Gizmos.color = Color.red;
    Gizmos.DrawWireSphere(transform.position, radius);
  }


}

Pentru ca un inamic sa se miste spre player, atunci cand player-ul intra in raza de actiune putem folosi componenta de NavMeshAgent

void Update() {
  //calculam distanta intre player si inamic
  float distance = Vector3.Distance(target.position, transform.position);

  if(distance <= radius)
  {
    //misca agentul pana la player
    agent.SetDestination(target.position);
    
    //in momentul in care intra in raza de atac, ataca
 
  } else {
    // agentul se misca in treaba lui / patruleaza etc.
  }

Mai departe, se poate folosi o alta distanta, pentru a determina raza de atac. Un inamic poate avea atac melee (de aproape) sau de la o anumita distanta.

public float attackRadius = 1;

void Update() {
  //calculam distanta intre player si inamic
  float distance = Vector3.Distance(target.position, transform.position);

  if(distance <= radius)
  {
    //misca agentul pana la player
    agent.SetDestination(hit.point);
    
    //in momentul in care intra in raza de atac, ataca
    if(distance <= attack) 
    {
      //ataca
    }
 
  }
  

O problema in activitatea agentilor este detectarea player-ului, in sensul de referinta. Astfel, avem mai multe variante:

• putem cauta un obiect dupa tag
• intr-o variabila target putem referentia direct player-ul (dar asta inseamna ca la fiecare agent trebuie mapat)
• putem folosi un singleton in care se tine referentiaza playerul si poate fi accesat de oriunde

public class PlayerManager : MonoBehaviour {
 
  public static PlayerManager instance;
  public GameObject player;
    
  void Awake()
  {
    instance = this;
  }

}

Folosind varianta simpla cu singleton, putem lua pozitia player-ului de inters, similar cu laboratorul precedent:

target = PlayerManager.instance.player.transform;

        //Roteste cu 90 grade
        void RotateN() {
         Vector3 currentRotation = transform.rotation;
         Vector3 wantedRotation = currentRotation * Quaternion.AngleAxis(-90, Vector3.up);
         transform.rotation = Quaternion.Slerp(currentRotation, wantedRotation, Time.deltaTime * rotationSpeed);
        }
        //Roteste inamicul cu fata catre player 
	void FaceTarget ()
	{
		Vector3 direction = (target.position - transform.position).normalized;
		Quaternion lookRotation = Quaternion.LookRotation(new Vector3(direction.x, 0, direction.z));
		transform.rotation = Quaternion.Slerp(transform.rotation, lookRotation, Time.deltaTime * 5f);
	}

Pentru a misca efectivul jucatorul, trebuie sa folosim sistemul de navigare al Unity. Pentru asta se poate folosi pachetul UnityEngine.AI, vom adauga o componenta de tip Nav Mesh Agent si vom initializa un agent.

using UnityEngine.AI;

void Start() {
   agent = GetComponent<NavMeshAgent>();
}

Pentru a controla jucatorul cu mouse-ul, avem nevoie de destinatia la care trebuie personajul sa navigheze. Acest lucru putem sa il aflam cu un RayCast.

if(Input.GetMouseButtonDown(0)) //la apasarea click stanga
{
  Ray mouseClickRay = camera.ScreenPointToRay(Input.mousePosition); //creaza o raza printr-un punct de pe ecran
  RaycastHit hit;
  
  if(Physics.Raycast(mouseClickRay, out hit))
  {
    //misca player-ul pana la destinatie
    agent.SetDestination(hit.point); 
  }

}

In multe cazuri avem actiuni mai complexe la mouse click dreapta: cum ar fi atacarea unui inamic, sau preluarea unui obiect etc, caz un care obiectele se pot misca in scena. Pentru asta, trebuie implementata o functie astfel incat sa se poata actualiza pozitia targetului curent.

Transform target = null;

if(Input.GetMouseButtonDown(1)) //la apasarea click dreapta
{
  Ray mouseClickRay = camera.ScreenPointToRay(Input.mousePosition); //creaza o raza printr-un punct de pe ecran
  RaycastHit hit;
  
  if(Physics.Raycast(mouseClickRay, out hit))
  {
    target = hit.transform;
    StartCoroutine(FollowTarget()); //follow target pana la destinatie
  }

}

if(Input.GetMouseButtonDown(0)) //la apasarea click stanga
{
  target=null; //dezactiveaza target-ul
}

IEnumerator FollowTarget()
{
  while(target!=null) {
    agent.SetDestination(target); 
    yield return null;
  }
  yield return 0;
}

Pentru a avea o miscare completa, camera trebuie sa urmareasca jucatorul. Astfel, putem plasa camera ca si child al player-ului, sau putem actualiza pozitia folosind un script ca in exemplul de mai jos.

public Transform target;
public Vector3 offset;
public float height = 2f;
public float zoom=10f;

void LateUpdate() //se apeleaza imediat dupa update
{
  transform.position = target.position - offset * zoom; //actualizeaza pozitia
  transform.LookAt(target.position + Vector3.up * height); //seteaza directia camerei inspre player
}