Godot游戏开发第一天-基本场景搭建

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使用Godot游戏引擎开发一款2D游戏，第一天，基本场景搭建

Godot 是一款开源的游戏开发引擎，支持 2D 和 3D 游戏的开发，脚本可以使用类似 python 语法的 gdscript 或微软的 C#，从文档上来看，Godot 相比 Unity 要轻量许多

本次开发使用的 Godot 的 3.5.x 版本。虽然刚好 4.0 版本已经正式发布了，但是 4.0 版本的发布明显仓促，官方 4.0 版本的英文文档尚不完全，中文文档仍然是在 3.5 的版本，而且 4.0 作为新版本必定带着新的 Bug，最后官方也承诺 3.x 版本作为 LTS 会继续进行维护。所以这次就使用 3.5.2 版本进行开发，暂不去尝鲜 4.0 版本。

这次只是 Godot 的初使用，所以先模仿做一个简单的游戏来学习一下。Alto’s Adventure 是一个不错的选择。

Alto’s Adventure 是一个 2D 的滑雪游戏。

Alto's Adventure

现在开始吧

环境

  • Godot 3.5.2
  • MacOS 13.2.1

基本思路

先做一个简单的滑道(地面)和人物，使用 Godot 的物理引擎，开始时给人物一个初始速度，让人物在重力场景下沿着滑道进行滑动。

这里有几个概念: 物理引擎、地面和人物

Godot 2D 中的物理学

Godot 2D 涉及到物理体的主要有Area2D、StaticBody2D、RigidBody2D、KimentBody2D。

  • Area2D: 可以用来检测另一个物理体对当前 Area2D 实例的碰撞，也可用于覆盖物理属性, 例如一定区域内的重力或阻尼。
  • StaticBody2D: 物理引擎不移动的主体. 它参与碰撞检测, 但不会响应碰撞而移动. 它们通常用于属于环境的对象或不需要任何动态行为的对象，比如地面
  • RigidBody2D: 有质量，受重力和阻力等物理影响的物体，类比现实中的物体。你不能直接改变它的状态，而是在其中施加力，由物理引擎来计算速度
  • KinematicBody2D: 没有质量，不受物理引擎的约束，但是可以检测和其它物理体的碰撞，它的移动和碰撞响应必须通过代码控制

基本上认识以上四种物理物体就足够使用了

在此游戏中，滑道是不移动的，人物在其上进行滑动。所以地面是一个 StaticBody2D, 而人物是一个 RigidBody2D。

创建滑道(地面)

添加物理地面

首先往场景中添加一个 StaticBody2D，命名为 Ground，如下图。

添加Ground节点

有一个配置警告，提示需要添加一个 CollisionShape2D 或 CollisionPolygon2D 为其子节点，而且添加了 StaticBody2D 后，预览场景也并没有任何变化，这是怎么回事？

给地面以形状

StaticBody2D 有摩擦力等物理属性，但是目前并没有一个确切的形状来描述 Ground，那人物怎么知道应该停留在哪个位置是地面呢？而所谓的 CollisionShape2D 和 CollisonPolygon2D 也就是碰撞体形状和碰撞体多边形，就是用来给 Ground 分配形状的，只有有了形状，物理引擎才能按物品的形状来检测碰撞。

那 CollisionShape2D 和 CollisionPolygon2D 应该使用哪个呢？

  • CollisionShape2D 预定义了椭圆、圆、凹多边形、凸多边形、矩形、线形、线段这几个形状，如果物品的形状是这几种，或者这几种形状可以叠加出来的形状，那可以使用一个或多个CollisionShape2D 作为子节点
  • CollisionPolygon2D 是把一些点连起来，作为碰撞形状的，所以相对于CollisionShape2D来说更加自由方便，需要提供一个顶点的列表作为 polygon 属性，然后 CollisionPolygon2D 将按顺序，第一个点连第二个点，第二个点连第三个点，以此类推，直到最后的最后最后一个点连第一个点，形式一个闭合的形状

那作为此游戏中的滑道(地面)，正如下图所示，主要复杂在，它有一条曲线，而这条曲线确定了最好使用 CollisionPolygon2D。添加一个 CollisionPolygon2D 节点到 Ground 中，命名为GroundShape。

在 GroundShape 右边有一个警告提示，提示 polygon 属性为空，不起作用，而 polygon 属性就是这个多边形的顶点，那么这个形状的点如何确定呢？手工填写吗？未免太低效，后续也不方便调试，这里可以使用 Path2D 节点

添加GroundShape

给形状传递点集

Path2D 节点可以生成曲线，先在 GroundShape 中添加 Path2D 子节点，命名为 GroundShapePath。然后随便画个曲线如下(可以不用闭合，GroundShape 会自动帮助我们闭合)。下一步要做的就是把 GroundShapePath 中的点集取出来传递给 GroundShapePath。

添加GroundShapePath

查看 Path2D 的文档，发现曲线信息存储在 curve 属性上，而 curve 属性是一个 Curve2D 实例，Curve2D 上有 get_baked_points 会返回曲线上的点，所以我们通过 GroundShapePath.curve.get_baked_points() 就能得到曲线上的点，下一步，把曲线上的点传给 GroundShape 的 polygon 属性，为此，需要写一点脚本。

右键单击 GroundShape 节点 -> 添加脚本，在 GroundShape.gd 中填入以下代码

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tool
extends CollisionPolygon2D

func _ready():
	polygon = get_node("GroundShapePath").curve.get_baked_points()

代码很简单，节点ready的时候，获取子节点 GroundShapePath 的曲线点集，赋值给 GroundShape 的 polygon 属性。这里需要注意的是，子节点的 _ready 调用在父节点之前。在 gdscript.gd 的第一行添加 tool 是为了方便在编辑器中也能预览效果。现在保存脚本内容，保存场景为 Game.tscn，然后关闭场景，重新打开此场景，现在应该就能看到 GroundShape 的提示消失了，并且能够看到它的形状。如下图所示，彩色部分就是 GroundShape 的开关了，点击可以看到开关的点

GroundShape

位置偏移的处理

正常情况下，GroundShape 的边会刚好和 GroundShapePath 的边完全重合，预览区域会向上面一样只显示一条曲线。但是如果在上述步骤或后面的步骤中，移动了 GroundShapePath 或 GroundShape 的位置，那就会像下面这样出现两条曲线。这时因为 GroundShapePath 和 GroundShape 的位置出现了偏移。

位置偏移

而出现偏移的原因是因为 Godot 中的每个节点都有一个 transform 属性，记录了节点的偏移、缩放和旋转信息，也称之为变换，如果对 GroundShapePath 进行了变换，那曲线上的点就都会在渲染时，应用对应的变换，注意这里只是渲染时应用了变换，通过 GroundShapePath 拿到的点的信息，仍然是没有变换的位置，最终在赋值给其父节点 GroundShape 时，就会有一个偏移。这里可以通过在编辑器中查看 GroundShapePath 的 transform 属性进行确认。这里的解决方式也很简单，只要保持 GroundShapePath 没有进行任何变换就可以了，可以点击输入框左边的图标恢复默认值。

节点的变换

给地面上色

现在点击左上角运行场景，发现场景中什么都没有，不像编辑器中有一个彩色的图标标注地面。这是因为 GroundShape 只有形状没有颜色，而在编辑器中之所以能看到了，是为了方便调试预览，在实际的场景中是看不到的。为了能够在实际运行时看到和编辑器中一样的效果，可以在调试菜单中勾选 “显示碰撞区域” 的选项，然后再运行，就会发现运行效果中显示出了和编辑器一样的彩色。如果只勾选 “显示导航”，就会看到 GroundShapePath 了。

虽然可以使用上面两个调试菜单项，但是这两个菜单毕竟只是为了方便调试，只是节目效果，并非地面真的有了颜色。所以还需要往 Ground 上填充真正的颜色，可以打开 gdscript.gd 脚本中添加如下函数。

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func _draw():
  draw_polygon(polygon, [Color(1, 1, 1)])

这里使用顶点数据，向顶点闭合的图形中填充了白色，如此去掉调试的两个勾选项之后，再运行场景，就发现地面有了白色，在编辑器中关闭场景后重新启动，预览区域 GroundShape 也有了白色填充。

运行效果

编辑器效果

可以选中 GroundShapePath，然后点击预览区域上方的锁图标，点击锁定位置，这样就不用担心 GroundShapePath 被意外移动了。

添加人物

添加

有了添加地面的经验，人物的添加就会顺畅很多，按下面步骤添加即可:

  1. 先在根节点下添加 RigidBody2D 节点，命名为 Player，此时会提示没有碰撞形状节点

  2. 不着急添加碰撞开关，可以先在 Player 节点下添加 Sprite 节点，设置 Sprite 的 Texture 属性。

  3. 选中 Sprite 节点，点击预览区域上方的 Sprite 打开转换菜单，点击 创建CollisionPolygon2D 兄弟节点，然后在弹窗中点击右下角的 创建CollisionPolygon2D 此时，会在 Sprite 的同级添加 CollisonPolygon2D 节点，而且 Player 节点也没有了错误提示。这一步是把 Sprite 转换为 RigidBody2D 所需要的 CollisionPolygon2D。修改 CollisionPolygon2D 命名为 PlayerBody。

    创建CollisionPolygon2D子节点

    CollisionPolygon2D子节点

  4. 此时我们人物就已经添加OK了

    Player

点击右上角运行当前场景，看看效果。

运行效果

遇到问题

可能会遇到以下几个问题:

  1. 人物在左上角，被遮挡了一半。

  2. 人物落下后，静止了，没有沿着地面滑动。

遮挡、静止

  1. 如上运行效果所示，人物落下后，沿着地面翻滚。

  2. 整个画面没有跟随人物移动，人物最终会滑出画面。

解决问题

  1. 第一个问题可以通过在编辑器中挪动 Player 节点的位置，把 Player 节点挪到编辑器中蓝色区域内的地面上方即可，蓝色区域就是运行时的可见区域。

  2. 落下后静止了，可能有两个原因

    • 地面坡度问题，这个可以通过调整 GroundShapePath 曲线来解决

    • 摩擦力的问题，这个人与地面的摩擦力太大，导致人物静止，不会沿地面滑动。所以我们可以调整 Ground 和 Player 的摩擦系数，都调整为0。调整方式为选择节点，在属性面板的 Physics Material Override 点击 新建PhysicsMaterial，然后把 friction 设置为 0, Ground 或 Player 最好都按上面的方式调整。

      调整摩擦系数

  3. 人物落下后翻滚有两个原因

    • 摩擦力的问题，摩擦力太大，导致无法滑动，人物只能翻滚，这个解决方案与上面一致。

    • 碰撞体形状问题，可能是人物 Sprite 生成的碰撞形状底部不够平滑，导致滑动过程中多次碰撞，造成人物的翻滚。为此当然可以把碰撞形状 PlayerShape 的底部调平滑，但是这里使用另一种方式，在 Player 下添加 CollisionShape2D 作为子节点，与 PlayerShape 同级，命名为 BoardShape。在属性面板添加 CapsuleShape2D 胶囊形状，也即椭圆形，调整 BoardShape 的位置和大小，调整至如下图，让人物碰撞形状的底部足够光滑。这样 Player 的碰撞形状，实际上就是由 PlayerShape 和 BoardShape 组合而成的。

    • Player 的重心太高，众所周知重心太高，也会导致翻滚，为此需要降低 Player 的重心，而通过 Godot 的文档，了解到 RigidBody2D 的重心就是其原点，也就是点击 Player 时出现的十字光标的位置，这个光标的位置不能移动，但是可以移动其内部的子节点的位置，所以可以把 Player 的三个子节点 Sprite, PlayerShape 和 BoardShape 向上平移同样的距离，使重心下降。可以调整三个节点的 transform 属性中 y 的位置，也可以在预览区域拖动挪动位置。最后调整后如图所示

      调整重心

处理完后上面的三个问题后，再运行测试，发现人物已经能沿着滑道滑动了。

最终效果

  1. Godot 提供了一种非常方便的方式，让整个画面能跟随人物一起移动—— Camera2D, 我们只需要把 Camera2D 添加为 Player 的子节点，再次运行就会发现画面可以跟随人物移动了。

下一步

项目的基本场景已经搭建OK了，剩余的就是不断完善。下一步，将会完善滑道，让滑道无限随机生成。