攀爬

2025-04-11

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本篇基于 GitHub - aizawaayame/OnaGameSample: Rewrite the ALS project using C++. 项目。

具体为 OnaGameSample/Source/Ona/Private/CharacterLogic/CharacterMovement/OnaMantleComponent.cpp at master · aizawaayame/OnaGameSample · GitHub 部分

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flowchart TD
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    A["非攀爬状态"] --> |"玩家按下起跳键或角色处于下落状态时"| B["攀爬检测(Mantle Check)"]
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    B --> C{"是否符合攀爬条件"}
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    C -->|否| D["执行起跳或继续下落"]
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    C -->|是| E["开始攀爬(Mantle Start)"]
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    E --> F{"攀爬是否结束"}
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    F -->|否| G["攀爬更新(Mantle Update)"]
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    G --> F
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    F -->|是| H["结束攀爬(Mantle End)"]
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    H --> A
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    style B fill:#00BFFF,stroke:#000,stroke-width:2px
13
    style E fill:#00BFFF,stroke:#000,stroke-width:2px
14
    style G fill:#00BFFF,stroke:#000,stroke-width:2px
15
    style H fill:#00BFFF,stroke:#000,stroke-width:2px

绑定和驱动#

Ctor

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PrimaryComponentTick.bCanEverTick = true;
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PrimaryComponentTick.bStartWithTickEnabled = true;
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4
MantleTimeline = CreateDefaultSubobject<UTimelineComponent>(NAME_MantleTimeline);

创建 UTimelineComponent 对象以供后续驱动使用。

BeginPlay

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FOnTimelineFloat TimelineUpdated;
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FOnTimelineEvent TimelineFinished;
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TimelineUpdated.BindUFunction(this, NAME_MantleUpdate);
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TimelineFinished.BindUFunction(this, NAME_MantleEnd);
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MantleTimeline->SetTimelineFinishedFunc(TimelineFinished);
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MantleTimeline->SetLooping(false);
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MantleTimeline->SetTimelineLengthMode(TL_TimelineLength);
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MantleTimeline->AddInterpFloat(MantleTimelineCurve, TimelineUpdated);
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OwnerCharacter->JumpPressedDelegate.AddUniqueDynamic(this,
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    &UOnaMantleComponent::OnOwnerJumpInput);

绑定 MantleUpdate 到 TimelineUpdate 事件，绑定 MantleEnd 到 TimelineFinished 事件。
绑定 MantleTimeline 的 MantleTimelineCurve 曲线事件为 TimelineUpdated。绑定 MantleTimeline 的结束事件为 TimelineFinished。
绑定 OwnerCharacter 的 JumpPressedDelegate 事件到 OnOwnerJumpInput 方法。

Tick

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if (OwnerCharacter && OwnerCharacter->GetMovementState() == EOnaMovementState::InAir)
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{
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    if (OwnerCharacter->HasMovementInput())
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    {
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        MantleCheck(FallingTraceSettings, EDrawDebugTrace::Type::ForOneFrame);
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    }
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}

Tick MantleCheck

攀爬检测(Mantle Check)#

检测是否符合攀爬条件。

核心思路是进行射线检测和碰撞检测，判断是否符合攀爬条件。
如果是，则关闭 Component 的 Tick 事件，并调用 MantleStart 方法。

从Pawn位置向前碰撞检测#

向前打一个胶囊体来判断前面是否有可攀爬的障碍物。

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const FVector& TraceDirection = OwnerCharacter->GetActorForwardVector();
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// GetCapsuleBaseLocation 获取 Capsule 底部位置
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const FVector& CapsuleBaseLocation =
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    UOnaMathLibrary::GetCapsuleBaseLocation(
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        2.f,
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        OwnerCharacter->GetCapsuleComponent());
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FVector TraceStart = CapsuleBaseLocation + TraceDirection * -30.f;
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TraceStart.Z += (TraceSettings.MaxLedgeHeight + TraceSettings.MinLedgeHeight) / 2.f;
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FVector TraceEnd = TraceStart + TraceDirection * TraceSettings.ReachDistance;
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float HalfHeight = 1.f + (TraceSettings.MaxLedgeHeight - TraceSettings.MinLedgeHeight) / 2.f;
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FHitResult HitResult;
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{
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    const FCollisionShape CapsuleCollisionShape =
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        FCollisionShape::MakeCapsule(
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            TraceSettings.ForwardTraceRadius,
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            HalfHeight);
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21
    const bool bHit = World->SweepSingleByProfile(
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        HitResult,
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        TraceStart,
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        TraceEnd,
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        FQuat::Identity,
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        MantleObjectDetectionProfile,
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        CapsuleCollisionShape,
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        Parameters);
29
}

TraceSetting

TraceSetting在外部定义，是根据动画来定义的。本项目只有高攀爬和低攀爬两组动画。

MinLedgeHeight，最低可攀爬障碍物的高度，低于这个高度就直接走过去，而不触发攀爬。
MaxLedegeHeight，最高可攀爬动画，高于这个高度，没有合适的动画进行匹配。
ForwardTraceRadius，根据当前角色的胶囊体设计的前向碰撞检测的胶囊体的半径。

Capsule：碰撞检测
Raduis: 由外部配置 TraceSetting.FrowarTraceRadius 决定。
Height: 高度就是整个可攀爬范围高度。
结合后面的TraceStart.Center的位置这个 Capsule 刚好覆盖整个可攀爬的范围。
TraceStart： Center放在可检测范围的中点，起始点有个-30的常量，相比当前角色胶囊体略微靠后。这样能防止角色靠近障碍物碰撞检测打出时 Penetrate 导致不正常触发攀爬。
TraceEnd： TraceStart+ TraceDirection * TraceSettings.ReachDistance。ReachDistance由动画的前倾动作来决定。

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if (!HitResult.IsValidBlockingHit() || OwnerCharacter->GetCharacterMovement()->IsWalkable(HitResult))
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    return false;
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if (HitResult.GetComponent() != nullptr)
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{
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    UPrimitiveComponent* PrimitiveComponent = HitResult.GetComponent();
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    if (PrimitiveComponent && PrimitiveComponent->GetComponentVelocity().Size() > AcceptableVelocityWhileMantling)
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    {
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         return false;
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    }
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}

未检测到障碍物退出。
障碍物 Iswalkable 退出
障碍物移动速度过快退出

从落脚点上方向下碰撞检测#

检测落脚点是否能继续行走。

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const FVector InitialTraceImpactPoint = HitResult.ImpactPoint;
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const FVector InitialTraceNormal = HitResult.ImpactNormal;
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FVector DownwardTraceEnd = InitialTraceImpactPoint;
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DownwardTraceEnd.Z = CapsuleBaseLocation.Z;
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DownwardTraceEnd += InitialTraceNormal * -15.0f;
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FVector DownwardTraceStart = DownwardTraceEnd;
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DownwardTraceStart.Z += TraceSettings.MaxLedgeHeight + TraceSettings.DownwardTraceRadius + 1.0f;
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{
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    const FCollisionShape SphereCollisionShape =
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        FCollisionShape::MakeSphere(TraceSettings.DownwardTraceRadius);
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    const bool bHit =
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        World->SweepSingleByChannel(
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            HitResult,
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            DownwardTraceStart,
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            DownwardTraceEnd,
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            FQuat::Identity,
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            WalkableSurfaceDetectionChannel,
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            SphereCollisionShape);
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}

TraceSetting.DownwardTraceRadius

和其他TraceSetting参数一样，在外部配置，该参数由角色的实际大小来决定。

Sphere：碰撞检测
Raduis: 由外部配置 TraceSetting.DownwardTraceRadius 决定。
TraceStart： $(x，y)$ 的位置根据第一次碰撞结果决定。 $Z$ 先算出 TraceEnd，再加上 TraceSettings.MaxLedgeHeight + TraceSettings.DownwardTraceRadius + 1。
TraceEnd：取当前的角色胶囊体底部位置，并添加一个 InitialTraceNormal * -15 的偏移。15这个常量来源是源攀爬动画的根位移，执行一个攀爬动作，该动画在 $Y$ 方向上会+15。

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if (!OwnerCharacter->GetCharacterMovement()->IsWalkable(HitResult))
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{
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    return false;
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}

如果落脚点 !IsWalkable 则退出。

检测落脚点是否有足够空间#

逻辑比较简单，就是在落脚点处构造一个 Capsule 进行碰撞检测。

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const FVector& CapsuleLocationFromBase =
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    UOnaMathLibrary::GetCapsuleLocationFromBase(
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        DownTraceLocation,
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        2.f,
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        OwnerCharacter->GetCapsuleComponent());
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const bool bCapsuleHasRoom =
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    UOnaMathLibrary::CapsuleHasRoomCheck(
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        OwnerCharacter->GetCapsuleComponent(),
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        CapsuleLocationFromBase,
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        0.f,
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        0.f,
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        DebugType,
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        OnaCharacterDebugComponent && OnaCharacterDebugComponent->GetShowTraces());
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if (!bCapsuleHasRoom)
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{
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    return false;
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}

触发MantleStart方法#

触发 MantleStart，开始进行攀爬。

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const FTransform TargetTransform(
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    (InitialTraceNormal * FVector(-1, -1, 0)).ToOrientationRotator(),
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    CapsuleLocationFromBase,
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    FVector::OneVector);
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const float MantleHeight = (CapsuleLocationFromBase - OwnerCharacter->GetActorLocation()).Z;
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EOnaMantleType MantleType;
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if (OwnerCharacter->GetMovementState() == EOnaMovementState::InAir)
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{
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    MantleType = EOnaMantleType::FallingCatch;
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}
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else
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{
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    MantleType = MantleHeight > 125.0f ? EOnaMantleType::HighMantle : EOnaMantleType::LowMantle;
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}
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FOnaComponentAndTransform MantleWS;
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MantleWS.Component = HitComponent;
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MantleWS.Transform = TargetTransform;
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MantleStart(MantleHeight, MantleWS, MantleType);

根据当前状态和攀爬高度决定 MantleType (LowMantle，HighMantle，FallingCatch)。
传递 HitComponnet。
传递 TargetTransform，这个参数是根据，ImpactPoint 来动态构造的，注意这个 Transform 的 Rotator 的 $(X，Y)$ 和 ImpactNormal 的方向是相反的。这样就能指向 ImpactPoint 方向。

攀爬开始(Mantle Start)#

该函数核心作用有两个

禁用组件Tick#

组件每帧Tick会去进行MantleCheck，在开始攀爬后，暂时禁用Tick。

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SetComponentTickEnabledAsync(false);

播放蒙太奇#

完成了和动画匹配的Timeline逻辑驱动，执行蒙太奇动画播放。

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if (MantleParams.AnimMontage && OwnerCharacter->GetMesh()->GetAnimInstance())
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{
3
    OwnerCharacter->GetMesh()->GetAnimInstance()->Montage_Play(
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                MantleParams.AnimMontage,
5
                MantleParams.PlayRate,
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                EMontagePlayReturnType::MontageLength,
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                MantleParams.StartingPosition,
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                false);
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}