很久之前就想要用Unity實現一個比較復古的碰撞效果。
但是由于Unity的剛體是基于物理運算的，在發生碰撞的時候，會出現反彈等我們不希望出現的效果。
所以通過查看了一些類似的插件和官方的一些項目作為參考，實現了一個沒有力的概念的碰撞系統。

效果

可以看出手感已經很平滑了，而且對于較為邊緣的碰撞，也會自動向外部偏移，這個主要利用了切線的方向，后面會詳細提到。
這一節主要討論碰撞的算法實現，后續可能會更新一套完整的自定義物理系統的架構，可以擴展出許多好玩的效果比如：

冰

推箱子

減速帶

減速區

自定義碰撞算法

1.核心函數

Rigidbody2D.Cast(Vector2 direction, ContactFilter2D contactFilter, List<RaycastHit2D> results, float distance = Mathf.Infinity);

該函數會預先檢測移動范圍內所有的碰撞體。
該函數并不會導致物體移動。
物體移動使用Rigidbody2D.position。

參數和返回值

該函數返回值為int類型，表示檢測到的碰撞物體的數量。
direction：表示運動方向。
contactFilter：表示碰撞設置，是一個struct，可以設置碰撞的layer，是否忽略trigger等。
results：返回發生碰撞的信息，也是一個struct，包括碰撞點，碰撞法線，碰撞點到物體的距離等信息。
distance：移動的距離。

Collider2D也擁有Cast函數，與Rigidbody2D的Cast方法的參數和返回值是相同的，不過兩個函數也有不同點。

Rigidbody2D.Cast應該在FixedUpdate中調用，同時最終的移動采用Rigidbody.position進行移動。
Collider2D.Cast應該在Update中調用，最終的移動采用transform.Translate進行移動。

Rigidbody2D.Cast會檢測該物體下所有碰撞體集合的信息。
Collider2D.Cast只會檢測當前碰撞體的碰撞信息。

2.初始化

[RequireComponent(typeof(Collider2D))] public class PhysicalObject : MonoBehaviour {private const float MIN_MOVE_DISTANCE = 0.001f;private new Rigidbody2D rigidbody2D;private ContactFilter2D contactFilter2D;private readonly List<RaycastHit2D> raycastHit2DList = new List<RaycastHit2D>();public LayerMask layerMask;public Vector2 velocity;void Start(){rigidbody2D = GetComponent<Rigidbody2D>();if (rigidbody2D == null)rigidbody2D = gameObject.AddComponent<Rigidbody2D>();rigidbody2D.hideFlags = HideFlags.NotEditable;rigidbody2D.bodyType = RigidbodyType2D.Kinematic;rigidbody2D.simulated = true;rigidbody2D.useFullKinematicContacts = false;rigidbody2D.collisionDetectionMode = CollisionDetectionMode2D.Continuous;rigidbody2D.sleepMode = RigidbodySleepMode2D.NeverSleep;rigidbody2D.interpolation = RigidbodyInterpolation2D.Interpolate;rigidbody2D.constraints = RigidbodyConstraints2D.FreezeRotation;rigidbody2D.gravityScale = 0;contactFilter2D = new ContactFilter2D{useLayerMask = true,useTriggers = false,layerMask = layerMask};}private void OnValidate(){contactFilter2D.layerMask = layerMask;} }

這里我們將Rigidbody2D的bodyType設置為Kinematic類型，并且useFullKinematicContacts為false。
Kinematic類型的剛體會返回碰撞信息，但是并不會對剛體造成物理影響，這正是我們需要的。
useFullKinematicContacts之所以設置為false，是因為我們采用Cast的方式進行碰撞檢測而不是采用OnCollisionXX函數，所以為了減少不必要的性能消耗。

3.碰撞檢測

private void Update() {velocity = new Vector2(Input.GetAxisRaw("Horizontal"), Input.GetAxisRaw("Vertical")); }private void FixedUpdate() {Movement(velocity * Time.deltaTime * 5f); }private void Movement(Vector2 deltaPosition) {if (deltaPosition == Vector2.zero)return;Vector2 updateDeltaPosition = Vector2.zero;float distance = deltaPosition.magnitude;Vector2 direction = deltaPosition.normalized;if (distance <= MIN_MOVE_DISTANCE)distance = MIN_MOVE_DISTANCE;rigidbody2D.Cast(direction, contactFilter2D, raycastHit2DList, distance);Vector2 finalDirection = direction;float finalDistance = distance;foreach (var hit in raycastHit2DList){//DoSth}updateDeltaPosition += finalDirection * finalDistance;}

我們在FixedUpdate中調用Movement方法，并且檢測所有的碰撞信息。
在執行完Cast方法后，該方法會將所有的碰撞信息保存在raycastHit2DList中。
在Unity5.6版本之前，使用Foreach遍歷每一幀都會GC，所以5.6之前對List的遍歷需要使用For循環或者枚舉器。（詳細：https://www.jianshu.com/p/03760933e2fa）
個人測試Foreach的效率比For要好，大概2：2.5的樣子，所以這里用的Foreach，測試版本Unity2018.3和2019.1。

接下來就是重頭戲了，碰撞檢測的方法。
不過在那之前，我們先明確一些東西。
首先傳入Cast方法的Direction和Distance是固定的，這就意味著這次檢測的方向是固定的，同時也就說明，最終移動的方向一定是檢測的方向，否則這次檢測將失去意義。
所以對于最終移動的方向和距離，我們只需要關心它的距離就好了。
并且最終的距離一定會小于Distance。

foreach (var hit in raycastHit2DList) {float moveDistance = hit.distance;if (moveDistance < finalDistance){finalDistance = moveDistance;}}

在距離上，我們遍歷所有的碰撞信息，并且找出最短的那個，這說明這個物體是距離我們最近的，同時也是我們應該停止的地方。

但是當我們發生碰撞的時候，無論什么方向，都無法進行移動了。
Debug一下

foreach (var hit in raycastHit2DList) {float moveDistance = hit.distance;Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + hit.normal, Color.white);Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + direction, Color.yellow);Debug.Log(hit.distance);if (moveDistance < finalDistance){finalDistance = moveDistance;}}

黃色線代表移動方向，白色線代表碰撞法線的方向。
這時候我們發現無論我們朝著哪個方向進行移動，碰撞的法線方向始終是固定的，并且發生碰撞時，兩物體之間的距離始終是0。
所以我們得出的結論就是，碰撞法線和距離是固定，與我們要移動的方向無關。
既然碰撞法線和距離是一定的，也就是說，無論我們朝著什么方向移動，他都不會改變，所以此時我們需要判斷移動的方向與碰撞法線的方向，來決定該如何移動。

foreach (var hit in raycastHit2DList) {float moveDistance = hit.distance;Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + hit.normal, Color.white);Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + direction, Color.yellow);Debug.Log(hit.distance);float projection = Vector2.Dot(hit.normal, direction);if (projection >= 0){moveDistance = distance;}if (moveDistance < finalDistance){finalDistance = moveDistance;}}

此時，我們加入一個點乘判斷，這個判斷表示，如果我們想要移動的方向與碰撞法線的方向基本相反（projection < 0），moveDistance = hit.distance，也就是0，表示無法移動。
如果想要移動的方向與碰撞法線方向呈90度（projection == 0）或者基本相同（projection > 0）說明我們要移動的方向并不會收到碰撞的限制，所以此時將moveDistance = distance，也就是初始運動的距離。

但是還有一個問題就是，雖然我們能夠正確的進行移動了，但是當我們靠近物體的時候，只有在兩方向夾角小于等于90度的時候才能夠進行移動，如果我希望即使靠近物體，仍舊能夠取得移動距離在可移動方向的分量怎么辦？
可能有點繞，直白一點可以表示為，貼著墻摩擦前進。

于是我們需要引入切線來達到這個目的。
那么如何獲取正確的需要移動的切線方向呢？

首先我們需要明確的是，切線方向是碰撞法線的切線方向，而不是移動方向的。
其次切線的方向要保持和移動方向基本相同，因為是移動方向的分量。
（切線用品紅色表示）

foreach (var hit in raycastHit2DList) {float moveDistance = hit.distance;Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + hit.normal, Color.white);Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + direction, Color.yellow);float projection = Vector2.Dot(hit.normal, direction);if (projection >= 0){moveDistance = distance;}else{Vector2 tangentDirection = new Vector2(hit.normal.y, -hit.normal.x);float tangentDot = Vector2.Dot(tangentDirection, direction);if (tangentDot < 0){tangentDirection = -tangentDirection;tangentDot = -tangentDot;}float tangentDistance = tangentDot * distance;Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + tangentDirection, Color.magenta);}if (moveDistance < finalDistance){finalDistance = moveDistance;} }

所以我們首先通過法線方向獲取切線的方向，然后判斷切線方向與移動方向點積，來確定切線的方向（實際上這里用切線表述并不準確，但是為了簡單明了還是采用切線來表述，實際表述應該是移動方向在切線方向的分量）
并且確定移動距離在切線方向的分量，也就是切線方向需要移動的距離。

在獲得這些信息之后，我們還需要做一次Cast檢測，來確定切線方向的移動會不會碰撞到物體

//Class private readonly List<RaycastHit2D> tangentRaycastHit2DList = new List<RaycastHit2D>();{//Addif (tangentDot != 0){rigidbody2D.Cast(tangentDirection, contactFilter2D, tangentRaycastHit2DList, tangentDistance);foreach (var tangentHit in tangentRaycastHit2DList){Debug.DrawLine(tangentHit.point, tangentHit.point + tangentDirection, Color.magenta);if (Vector2.Dot(tangentHit.normal, tangentDirection) >= 0)continue;if (tangentHit.distance < tangentDistance)tangentDistance = tangentHit.distance;}updateDeltaPosition += tangentDirection * tangentDistance;} }

首先我們需要在Class中聲明一個盛放切線碰撞信息的容器。
然后進行切線方向的碰撞檢測。
同樣切線方向的移動也需要判斷與法線的點積來確定如何移動。

最終效果。
如果想要做邊緣自動偏移的話，將BoxCollider2D的Edge Radius設置一下就好了，這樣正方形會變成圓角的正方形。

至此，關于碰撞檢測算法已經基本完成了。
在此之前，我曾經嘗試過很多種實現方式，但是最后采用這種方式，并且這種方式足夠優雅~
只用了為數不多的代碼。
并且實際上很多問題已經解決掉了，所以對這些東西感興趣的朋友也可以自己嘗試一下，這里也是提供一個參考。

完整代碼：

using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEngine;[RequireComponent(typeof(Collider2D))] public class PhysicalObject : MonoBehaviour {private const float MIN_MOVE_DISTANCE = 0.001f;private new Collider2D collider2D;private new Rigidbody2D rigidbody2D;private ContactFilter2D contactFilter2D;private readonly List<RaycastHit2D> raycastHit2DList = new List<RaycastHit2D>();private readonly List<RaycastHit2D> tangentRaycastHit2DList = new List<RaycastHit2D>();public LayerMask layerMask;[HideInInspector]public Vector2 velocity;void Start(){collider2D = GetComponent<Collider2D>();rigidbody2D = GetComponent<Rigidbody2D>();if (rigidbody2D == null)rigidbody2D = gameObject.AddComponent<Rigidbody2D>();rigidbody2D.hideFlags = HideFlags.NotEditable;rigidbody2D.bodyType = RigidbodyType2D.Kinematic;rigidbody2D.simulated = true;rigidbody2D.useFullKinematicContacts = false;rigidbody2D.collisionDetectionMode = CollisionDetectionMode2D.Continuous;rigidbody2D.sleepMode = RigidbodySleepMode2D.NeverSleep;rigidbody2D.interpolation = RigidbodyInterpolation2D.Interpolate;rigidbody2D.constraints = RigidbodyConstraints2D.FreezeRotation;rigidbody2D.gravityScale = 0;contactFilter2D = new ContactFilter2D{useLayerMask = true,useTriggers = false,layerMask = layerMask};}private void OnValidate(){contactFilter2D.layerMask = layerMask;}private void Update(){velocity = new Vector2(Input.GetAxisRaw("Horizontal"), Input.GetAxisRaw("Vertical"));}private void FixedUpdate(){Movement(velocity * Time.deltaTime * 5f);}private void Movement(Vector2 deltaPosition){if (deltaPosition == Vector2.zero)return;Vector2 updateDeltaPosition = Vector2.zero;float distance = deltaPosition.magnitude;Vector2 direction = deltaPosition.normalized;if (distance <= MIN_MOVE_DISTANCE)distance = MIN_MOVE_DISTANCE;rigidbody2D.Cast(direction, contactFilter2D, raycastHit2DList, distance);Vector2 finalDirection = direction;float finalDistance = distance;foreach (var hit in raycastHit2DList){float moveDistance = hit.distance;Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + hit.normal, Color.white);Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + direction, Color.yellow);float projection = Vector2.Dot(hit.normal, direction);if (projection >= 0){moveDistance = distance;}else{Vector2 tangentDirection = new Vector2(hit.normal.y, -hit.normal.x);float tangentDot = Vector2.Dot(tangentDirection, direction);if (tangentDot < 0){tangentDirection = -tangentDirection;tangentDot = -tangentDot;}float tangentDistance = tangentDot * distance;if (tangentDot != 0){rigidbody2D.Cast(tangentDirection, contactFilter2D, tangentRaycastHit2DList, tangentDistance);foreach (var tangentHit in tangentRaycastHit2DList){Debug.DrawLine(tangentHit.point, tangentHit.point + tangentDirection, Color.magenta);if (Vector2.Dot(tangentHit.normal, tangentDirection) >= 0)continue;if (tangentHit.distance < tangentDistance)tangentDistance = tangentHit.distance;}updateDeltaPosition += tangentDirection * tangentDistance;}}if (moveDistance < finalDistance){finalDistance = moveDistance;}}updateDeltaPosition += finalDirection * finalDistance;rigidbody2D.position += updateDeltaPosition;} }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Unity 2D 自定义碰撞系统（一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。