本文档介绍了在Unity中进行2D运动和碰撞处理的基本概念，包括刚体和碰撞器的属性和类型，如动态、运动和静态刚体，以及不同类型的2D碰撞器（例如盒形、圆形和多边形碰撞器）。此外，文档还详细说明了如何为物体设置刚体和碰撞器，并使用物理引擎模拟物体运动与碰撞。最后，提供了实例演示，包括创建UFO游戏并处理其移动和碰撞的步骤。

1. 電子工程系
Unity遊戲程式設計(04)
2D運動與碰撞處理I
吳錫修
July 4, 2017

2. shapethefuture
 剛體是受物理引擎控制的元件
 埸景中運動元件都應加上剛體
 具備物理性質：質量 (Mass)、移動阻力 ( Linear Drag)、旋轉阻力
(Angular Drag)、重力 (Gravity Scale)
 Body Type決定剛體的運動及碰撞互動特性，直接影響剛體的屬性
項目
 Dynamic 動態剛體具有質量和阻力，並受重力和力的影響，並可在物理
模擬下移動。動態剛體會與其他剛體碰撞，也是最耗效能的剛體類型
 Kinematic 運動剛體不受到重力和力的影響，可在物理模擬下移動，對
系統資源的要求較低
 Static 靜態剛體是⼀個不可移動的物體 (就好像它有無限的質量)。只需
最少最少的系統資源
剛體 1/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT2

3. shapethefuture
 動態剛體屬性
 Material
剛體材料
 Simulated
是否啟用物理引擎模擬剛體功能
 Use Auto Mass
是否依據元件的碰撞器自動計算物體質量
 Mass
物體質量
 Linear Drag
物體移動的阻力係數
 Angular Drag
物體旋轉的阻力係數
剛體 2/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT3

4. shapethefuture
 Gravity Scale
物體受重力影響的程度
 Collision Detection
碰撞檢測方式
 Discrete
新位置產生時才檢測
如果物體移動速度太快，在物理更新期間，剛體可能與碰撞器重疊或
穿過
 Continuous
Unity先計算新位置座標是否碰撞再移動剛體。會耗用較多運算資源
 Sleeping Mode
物體休眠模式，以節省處理器時間
 Never Sleep
禁用休眠 (會影響系統資源，儘可能不用)
剛體 3/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT4

5. shapethefuture
 Start Awake
初始為清醒
 Start Asleep
初始為休眠，但可以被碰撞喚醒
 Interpolate
在物理更新之間進行插值方式 (當運動趨於劇烈時有用)
 None
 Interpolate
基於前⼀幀中的位置計算插值使運動平滑
 Extrapolate
基於其在下⼀幀中的位置計算插值使運動平滑
 Constraints
是否限制剛體移動及旋轉
剛體 4/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT5

6. shapethefuture
 運動剛體屬性
 Use Full Kinematic Contacts
勾選時，運動剛體能與所有剛體產生碰撞；否則運動剛體只能與動態剛
體碰撞
 其餘屬性詳見動態剛體屬性說明
 靜態剛體屬性
剛體 5/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT6

7. shapethefuture
 物理世界兩個物體撞在⼀起會發生碰撞，遊戲世界裡要透過碰撞器
來模擬現實世界的碰撞情形
 碰撞器是在元件加入⼀層透明的偵測層，代表元件物理效應發生的
範圍
 Component> Physics 2D選單內可找到所有碰撞器
 Circle Collider 2D
 Box Collider 2D
 Polygon Collider 2D
 Edge Collider 2D
 Capsule Collider 2D
 Composite Collider 2D
碰撞器 1/4
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT7

8. shapethefuture
 Box Collider 2D (方框碰撞器)
 適用於矩形物體
 Circle Collider 2D (圓形碰撞器)
 適用於球形物體
 Edge Collider 2D (邊緣碰撞器)
 適用於邊界、地板或天花板
 可編輯/調整線段節點
 即使將它編輯成矩形，也只有在線段上才會碰撞，內部不會產生碰撞
 Polygon Collider 2D (多邊形碰撞器)
 能較精準貼近不規則物體，但會耗用較多運算資源
碰撞器 2/4
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT8

9. shapethefuture
 Capsule Collider 2D (膠囊碰撞器)
 適用於⻑條形物體
 Composite Collider 2D (複合碰撞器)
 使用其它已設置的Box Collider 2D或Polygon Collider 2D之幾何頂點，
將它們合併成複合碰撞器幾何形狀
碰撞器 3/4
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT9

10. shapethefuture
 Is Trigger屬性
 通常道具元件會勾選Is Trigger
 其它剛體可穿透被設定為Is Trigger之元件
 剛體元件程式腳本可使用下列函式來處理碰撞事件
void OnTriggerEnter2D(Collider2D other) {
//進入碰撞時
}
void OnTriggerExit2D(Collider2D other) {
//結束碰撞時
}
碰撞器 4/4
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT10

11. shapethefuture
 新增2D專案
 將不規則按鈕素材圖片拖曳到Assets/Sprites目錄
 將triangle_blue、triangle_yellow、triangle_green拖曳到場景，
組合成大三角形
使用多邊形碰撞器設計不規則按鈕 1/4
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT
triangle_blue triangle_yellow triangle_green
11

12. shapethefuture
 設定Ploygon Collider 2D碰撞器
 選取triangle_blue
 選單命令Component>Physics 2D> Polygon
Collider 2D
 編輯多邊形碰撞器端點
 Points>Size調整為3
 點擊Edit Collider按鈕，調整端點位置使其
貼齊三角形邊緣
使用多邊形碰撞器設計不規則按鈕 2/4
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT12

13. shapethefuture
 以同樣方式為triangle_yellow及triangle_green加入Ploygon
Collider 2D碰撞器，並調整多邊形碰撞器端點
 新增ButtonController程式腳本
public class ButtonController : MonoBehaviour {
...
void Update () {
}
void OnMouseDown() {
if(gameObject.name == "triangle_blue") Debug.Log("blue!");
if(gameObject.name == "triangle_green") Debug.Log("green!");
if(gameObject.name == "triangle_yellow") Debug.Log("yellow!");
}
}
使用多邊形碰撞器設計不規則按鈕 3/4
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT13

14. shapethefuture
 將ButtonController程式腳本加到triangle_xxx元件上
 將ButtonController程式腳本拖曳到triangle_blue、triangle_green及
triangle_yellow元件上
 執行遊戲專案
 滑鼠點擊三角形時，console窗格會顯示按鈕顏色
使用多邊形碰撞器設計不規則按鈕 4/4
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT14

15. shapethefuture
 更新座標方式 (要計算位移，物體移動比較生硬不自然)
transform.Translate(Vector3.up * 0.1f);
transform.Translate(Vector3.down * 0.1f);
transform.Translate(Vector3.right * 0.1f);
transform.Translate(Vector3.left * 0.1f);
 對剛體物件施力
_rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D>();
Vector2 force2D = Vector2.zero;
force2D.y += forceValue;
// force2D.x += forceValue;
_rigidbody2D.AddForce(force2D);
物件移動控制
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT15

16. shapethefuture
 下載2D UFO Tutorial
實作2D UFO遊戲
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT16

17. shapethefuture
 新增場景，以ufo名稱存檔
 將Background.png、Pickup.png及UFO.png素材滙入到專案
AssetsSprites資料夾
2D UFO遊戲素材
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT17

18. shapethefuture
 將Background.png拖曳到場景
 Position (X, Y, Z) = (0, 0, 0)
 Main Camera元件
 將Camera Background設定為黑色
 將Camera Size設定為16.5
設定場景背景
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT18

19. shapethefuture
 將UFO.png拖曳到場景
 Position (X, Y, Z) = (0, 0, 0)
 Scale (X, Y, Z) = (0.75, 0.75, 0.75)
 Order in Layer = 1
加入UFO物件
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT19

20. shapethefuture
 為UFO元件加入UFOController程式腳本
讓UFO動起來 1/3
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT20

21. shapethefuture
 編輯UFOController程式如下：
public float speed;
void Update() {
if (Input.GetKey(KeyCode.W)){
this.transform.position += new Vector3 (0, speed*Time.deltaTime, 0);
}
if (Input.GetKey (KeyCode.S)) {
this.transform.position += new Vector3 (0, -speed*Time.deltaTime, 0);
}
if (Input.GetKey(KeyCode.A)) {
this.transform.position += new Vector3 (-speed*Time.deltaTime, 0, 0);
}
if (Input.GetKey(KeyCode.D)){
this.transform.position += new Vector3 (speed*Time.deltaTime, 0, 0);
}
}
讓UFO動起來 2/3
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT21

22. shapethefuture
 將UFO之Speed欄設定為10，執行測試。可以用W、A、S、D鍵移動飛
碟，但是…
 飛碟移動並不自然
 飛碟會穿透邊界
讓UFO動起來 3/3
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT22

23. shapethefuture
 在UFO元件加上剛體性質
 選取UFO元件
 選單命令Component> Physics 2D>
Rigidbody 2D
 執行測試發現UFO會自動往下掉
 把Gravity Scale改成0，模擬太空無重力狀態
改用物理加速度方式移動 1/3
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT23

24. shapethefuture
 修改UFOController程式如下：
public float speed;
private Rigidbody2D _rigidbody2D = null;
void Start () {
_rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D> ();
}
void FixedUpdate() {
float moveHorizontal = Input.GetAxis ("Horizontal");
float moveVertical = Input.GetAxis ("Vertical");
Vector2 movement = new Vector2 (moveHorizontal, moveVertical);
_rigidbody2D.AddForce (movement * speed);
}
改用物理加速度方式移動 2/3
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT24

25. shapethefuture
 ForceValue設定為3，執行測試；UFO能以加速度移動了，但是…
 UFO還是會飛出邊界
改用物理加速度方式移動 3/3
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT25

26. shapethefuture
 在UFO元件加入圓形碰撞器
 選取UFO元件
 選單命令Component> Physics 2D >Circle Collider 2D
 調整Radius = 2.12，使讓圓形碰撞器大小符合UFO元件
設定UFO飛行邊界 1/2
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT26

27. shapethefuture
 在Background元件加上邊緣碰撞器
 選取Background元件
 選單命令Component> Physics 2D> Edge Collider 2D
 點擊Edit Collider按鈕，使邊緣碰撞器環繞背景內緣四週
 執行測試，飛碟不會穿牆出去了
設定UFO飛行邊界 2/2
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT27

28. shapethefuture
 將 Main Camera拖曳到UFO元件底下
 執行測試
 遊戲鏡頭會以飛碟為中心
 飛碟撞到邊界，飛碟會旋轉；由於Camera鏡頭是跟附在飛碟上，飛碟
時旋轉遊戲鏡頭也會跟著旋轉
讓Camera鏡頭跟著飛碟移動 1/2
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT28

29. shapethefuture
 Main Camera元件加入CameraController程式腳本，關閉鏡頭旋轉
public class CameraController : MonoBehaviour {
// Use this for initialization
void Start () {
}
// Update is called once per frame
void Update () {
this.transform.eulerAngles = Vector3.zero;
}
}
 執行測試
 飛碟可以在邊界內飛行，背景圖也不會旋轉了
讓Camera鏡頭跟著飛碟移動 2/2
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT29

30. shapethefuture
 將Pickup.png拖曳到場景，命名為Pickup
 Order in Layer = 1
 Tag = PickUp
 加上剛體性質
 選單命令Component> Physics 2D>
Rigidbody 2D
 Body Type設定為Kinematic
佈置金塊道具 1/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT30

31. shapethefuture
 加入圓形碰撞器
 選單命令Component> Physics 2D> Circle Collider 2D
 勾選Is Trigger
 Raduis = 1
佈置金塊道具 2/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT31

32. shapethefuture
 Pickups元件加入PickupController程式腳本，讓金塊自主旋轉
public class PickupController : MonoBehaviour {
public float RotateSpeed;
// Use this for initialization
void Start () {
}
// Update is called once per frame
void Update () {
this.transform.Rotate (new Vector3(0,0,RotateSpeed*Time.deltaTime));
}
}
佈置金塊道具 3/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT32

33. shapethefuture
 Rotate Speed設定為45
 執行測試，金塊會自主旋轉
佈置金塊道具 4/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT33

34. shapethefuture
 將Pickup元件拖曳到Assets/Prefabs資料夾，建立Pickup預製元件
 從Assets/Prefabs資料夾拖曳Pickup預製元件到場景，擺設如下
 執行測試
 飛碟會穿過金塊
佈置金塊道具 5/5
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT34

35. shapethefuture
 當飛碟碰到金塊，讓金塊消失；開啟UFOController.cs，加入以下
程式碼
void OnTriggerEnter2D(Collider2D other) {
if (other.gameObject.CompareTag ("PickUp")) {
other.gameObject.SetActive(false);
}
}
void OnTriggerExit2D(Collider2D other) {
}
 執行測試
 飛碟碰到金塊時，金塊會自動消失了
讓UFO收集金塊
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT35

36. shapethefuture
 選單命令GameObject> UI> Text新增Text元件，
命名為CountText
 Anchor設為左上角
 Pos (X, Y, Z) = (10, -10, 0) (依實際情形調整)
 Width設為100，Height設為100
 Pivot(X, Y) = (0, 1)
 Text = CountText
 Font Size設為14
 Color設為黃色
顯示遊戲訊息 1/6
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT36

37. shapethefuture
 選單命令GameObject> UI> Text新增Text元件，
命名為WinText
 Anchor設為中心
 Pos (X, Y, Z) = (0, 75, 0) (依實際情形調整)
 Width設為160，Height設為30
 Text設為WinText
 Alignment設為置中
 Font Size設為24
 Color設為黃色
顯示遊戲訊息 2/6
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT37

38. shapethefuture
 新增UI元件時，會自動建立Canvas元件，而如果場景中已經有畫布，
新增的 UI 元素將會自動成為此畫布的子物件
 遊戲執行時，Canvas會依據Render Mode自動調整Canvas大小及
位置
 Render Mode預設為Screen Space - Overlay
顯示遊戲訊息 3/6
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT
Canvas
Game resolution
38

39. shapethefuture
 修改UFOController程式腳本，當飛碟收集到金塊時更新CountText
訊息，收集滿12個金塊時顯示You win!
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
public class ScoreManager : MonoBehaviour {
public float speed;
private Rigidbody2D _rigidbody2D = null;
public Text countText;
public Text winText;
private int _count;
void Start () {
_rigidbody2D = this.GetComponent<Rigidbody2D> ();
_count = 0;
winText.text = "";
SetCountText ();
}
顯示遊戲訊息 4/6
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT
注意Text是定義在Unity.Engine.UI底下
39

40. shapethefuture
void OnTriggerEnter2D(Collider2D other) {
if (other.gameObject.CompareTag ("PickUp")) {
other.gameObject.SetActive(false);
_count = _count + 1;
SetCountText ();
}
}
void SetCountText() {
countText.text = "Count: " + _count.ToString ();
if (_count >= 12)
winText.text = "You win!";
}
}
顯示遊戲訊息 5/6
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT40

41. shapethefuture
 選取UFO物件，然後把Score拖進ScoreManager的欄位
顯示遊戲訊息 6/6
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT41

42. shapethefuture
 Update()
 每個frame執行⼀次，更新週期是變動性的
 用來進行
 非剛體物件之移動
 簡單計時器
 讀取週邊輸入
 FixedUpdate()
 更新週期是固定的
 用來進行剛體物件調整
 選單命令Edit> Project Settings> Time
Update()與FixedUpdate() 1/3
42 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT

43. shapethefuture
 在Main Camera新增以下程式腳本
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class UpdateAndFixedUpdate : MonoBehaviour {
// Update is called once per frame
void Update () {
Debug.Log ("Update time: " + Time.deltaTime);
}
void FixedUpdate(){
Debug.Log ("FixedUpdate time: " + Time.deltaTime);
}
}
Update()與FixedUpdate() 2/3
43 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT

44. shapethefuture
Update()與FixedUpdate() 3/3
44 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E., NKUT
會變動
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會變動