Как создать простую Tower Defense игру на Unity3D, часть вторая

Здравствуйте! Весьма надолго у меня растянулась подготовка материала (жизнь давала изрядных пинков под зад), но вот я справился и готов поделиться продолжением первой статьи с вами.

Часть первая


Неудачный тест физики

В этой части мы:
— оптимизируем код из предыдущей статьи;
— создадим объект «база» и научим её чиниться время от времени;
— добавим пушкам патроны и перезарядку;
— избавимся от «неудобной» переменной gv;

А в конце статьи вас ожидает маленький бонус :)

Всем заинтересовавшимся — добро пожаловать под долгожданный кат!

Оптимизация, багфиксы, перестановка на сцене и всё такое

В этой части туториала мы оптимизируем ранее написанный нами говнокод, что даст нам запас производительности для игры.

Начнём же мы с AI скрипта пушки, изменения в котором коснулись способа расчёта расстояния, появилась обойма с патронами, и перезарядка, длящаяся указанное время:

PlasmaTurretAI.cs

using UnityEngine;

public class PlasmaTurretAI : MonoBehaviour
{
	public GameObject curTarget;
	public float towerPrice = 100.0f;
	public float attackMaximumDistance = 50.0f; //дистанция атаки
	public float attackMinimumDistance = 5.0f;
	public float attackDamage = 10.0f; //урон
	public float reloadTimer = 2.5f; //задержка между выстрелами, изменяемое значение
	public float reloadCooldown = 2.5f; //задержка между выстрелами, константа
	public float rotationSpeed = 1.5f; //множитель скорости вращения башни
	public int FiringOrder = 1; //очередность стрельбы для стволов (у нас же их 2)
	public int upgradeLevel = 0;
	public int ammoAmount = 64;
	public int ammoAmountConst = 64;
	public float ammoReloadTimer = 5.0f;
	public float ammoReloadConst = 5.0f;
	public LayerMask turretLayerMask; //в самой Unity3D создайте новый слой для мобов по аналогии с тегами и выберите его тут. Я назвал его Monster. Не забудьте выбрать его на префабе моба.

	public Transform turretHead;

	//используем этот метод для инициализации
	private void Start()
	{
		turretHead = transform.Find("pushka"); //находим башню в иерархии частей модели
	}

	//а этот метод вызывается каждый фрейм
	private void Update()
	{
		if (curTarget != null) //если переменная текущей цели не пустая
		{
			float squaredDistance = (turretHead.position - curTarget.transform.position).sqrMagnitude; //меряем дистанцию до нее
			if (Mathf.Pow(attackMinimumDistance, 2) < squaredDistance && squaredDistance < Mathf.Pow(attackMaximumDistance, 2)) //если дистанция больше мертвой зоны и меньше дистанции поражения пушки
			{
				turretHead.rotation = Quaternion.Lerp(turretHead.rotation, Quaternion.LookRotation(curTarget.transform.position - turretHead.position), rotationSpeed * Time.deltaTime); //вращаем башню в сторону цели
				if (reloadTimer > 0) reloadTimer -= Time.deltaTime; //если таймер перезарядки больше нуля - отнимаем его
				if (reloadTimer <= 0)
				{
					if (ammoAmount > 0) //пока есть порох в пороховницах
					{
						MobHP mhp = curTarget.GetComponent<MobHP>();
						switch (FiringOrder) //смотрим, из какого ствола стрелять
						{
							case 1:
								if (mhp != null) mhp.ChangeHP(-attackDamage); //наносим урон цели
								FiringOrder++; //переключаем ствол
								ammoAmount--; //минус патрон
								break;
							case 2:
								if (mhp != null) mhp.ChangeHP(-attackDamage);
								FiringOrder = 1;
								ammoAmount--;
								break;
						}
						reloadTimer = reloadCooldown; //возвращаем переменной таймера перезарядки её первоначальное значение из "константы"
					}
					else
					{
						if (ammoReloadTimer > 0) ammoReloadTimer -= Time.deltaTime;
						if (ammoReloadTimer <= 0)
						{
							ammoAmount = ammoAmountConst;
							ammoReloadTimer = ammoReloadConst;
						}
					}
				}
				if (squaredDistance < Mathf.Pow(attackMinimumDistance, 2)) curTarget = null;//сбрасываем с прицела текущую цель, если она вне радиуса атаки
			}
		}
		else
		{
			curTarget = SortTargets(); //сортируем цели и получаем новую
		}
	}

	//Модифицированный алгоритм поиска ближайшей цели
	private GameObject SortTargets()
	{
		float closestMobSquaredDistance = 0; //переменная для хранения квадрата расстояния ближайшего моба
		GameObject nearestmob = null; //инициализация переменной ближайшего моба
		Collider[] mobColliders = Physics.OverlapSphere(transform.position, attackMaximumDistance, turretLayerMask.value); //находим коллайдеры всех мобов в радиусе максимальной дальности атаки и создаём массив для сортировки

		foreach (var mobCollider in mobColliders) //для каждого коллайдера в массиве
		{
			float distance = (mobCollider.transform.position - turretHead.position).sqrMagnitude;
			//если дистанция до моба меньше, чем closestMobDistance или равна нулю
			if (distance < closestMobSquaredDistance && (distance > Mathf.Pow(attackMinimumDistance, 2)) || closestMobSquaredDistance == 0)
			{
				closestMobSquaredDistance = distance; //записываем её в переменную
				nearestmob = mobCollider.gameObject;//устанавливаем моба как ближайшего
			}
		}
		return nearestmob; // и возвращаем его
	}

	private void OnGUI()
	{
		Vector3 screenPosition = Camera.main.WorldToScreenPoint(gameObject.transform.position); //Находим позицию объекта на экране относительно мира
		Vector3 cameraRelative = Camera.main.transform.InverseTransformPoint(transform.position); //Получаем дальность объекта от камеры
		if (cameraRelative.z > 0) //если объект находится впереди камеры
		{
			string ammoString;
			if (ammoAmount > 0)
			{
				ammoString = ammoAmount + "/" + ammoAmountConst;
			}
			else
			{
				ammoString = "Reloading: " + (int)ammoReloadTimer + " s left";
			}
			GUI.Label(new Rect(screenPosition.x, Screen.height - screenPosition.y, 250f, 20f), ammoString);
		}
	}
}

Как видно, тут используется расчёт через квадрат расстояния и сравнение его с квадратом максимальной дистанции для пушки. Это работает быстрее, т.к. не используется Sqrt. Спасибо Leopotam за совет :)

Следующим шагом приведём сцену примерно в следующий вид:



Красными точками я обозначил места спаунпойнтов, по центру у меня находится «база» в виде стандартного максовского чайника :)



На базу я повесил тег Base, чтобы можно было её легко найти.
Нам нужно сделать так, чтобы мобы шли прямо к базе, игнорируя пушки. Для этого нужно научить базу понимать урон и чиниться через определённые интервалы.
Что ж, начнём:

BaseHP.cs

using UnityEngine;
 
public class BaseHP : MonoBehaviour
{
   public float maxHP = 1000;
   public float curHP = 1000;
   public float regenerationDelayConstant = 2.5f; //константа задержки между регенерацией хп базы
   public float regenarationDelayVariable = 2.5f; //переменная той же задержки
   public float regenerationAmount = 10.0f; //количество восстанавливаемого хп при регенерации за раз
 
   private GlobalVars gv;
 
   private void Awake()
   {
      gv = GameObject.Find("GlobalVars").GetComponent<GlobalVars>();
      if (maxHP < 1) maxHP = 1;
   }
 
   public void ChangeHP(float adjust)
   {
      if ((curHP + adjust) > maxHP) curHP = maxHP;
      else curHP += adjust;
      if (curHP > maxHP) curHP = maxHP; //just in case
   }
 
   private void Update()
   {
      if (curHP <= 0)
      {
         Destroy(gameObject);
      }
      else
      {
         if (regenarationDelayVariable > 0) regenarationDelayVariable -= Time.deltaTime; //если переменная задержки более нуля - отнимаем от неё единицу в секунду
         if (regenarationDelayVariable <= 0) //если она стала меньше или равна нулю
         {
            ChangeHP(regenerationAmount); //восстанавливаем ранее указанное количество ХП
            regenarationDelayVariable = regenerationDelayConstant; //и возвращаем нашу переменную в её первоначальное значение
         }
      }
   }
}

Вешаем скрипт на наш объект с базой. Она готова, можно приступить к переобучению мобов!

В скрипте AI мобов изменению подлежит только метод Update, потому остальной код приводить не буду:

MobAI.cs

private void Update()
   {
      if (Target != null)
      {
         mob.rotation = Quaternion.Lerp(mob.rotation, Quaternion.LookRotation(new Vector3(Target.transform.position.x, 0.0f, Target.transform.position.z) - new Vector3(mob.position.x, 0.0f, mob.position.z)), mobRotationSpeed);
         mob.position += mob.forward * MobCurrentSpeed * Time.deltaTime;
         float squaredDistance = (Target.transform.position - mob.position).sqrMagnitude; //меряем дистанцию до цели
         Vector3 structDirection = (Target.transform.position - mob.position).normalized;
         float attackDirection = Vector3.Dot(structDirection, mob.forward);
         if (squaredDistance < attackDistance * attackDistance && attackDirection > 0)
         {
            if (attackTimer > 0) attackTimer -= Time.deltaTime;
            if (attackTimer <= 0)
            {
               BaseHP bhp = Target.GetComponent<BaseHP>(); //подключаемся к компоненту HP цели
               if (bhp != null) bhp.ChangeHP(-damage); // отнимаем от её HP наш урон
               attackTimer = coolDown;
            }
         }
      }
      else
      {
         GameObject baseGO = GameObject.FindGameObjectWithTag("Base"); //находим наш объект с базой, он всего один
         if (baseGO != null) Target = baseGO; //если она существует - делаем её целью для моба.
      }
   }

Всё хорошо, мобы ползут кусать базу, пушки методично отстреливают нахалов. Но камера-то статичная! Непорядок, исправляем:

CameraControl.cs

using UnityEngine;
 
public class CameraControl : MonoBehaviour
{
   public float CameraSpeed = 100.0f; //Скорость движения камеры
   public float CameraSpeedBoostMultiplier = 2.0f; //Множитель ускорения движения камеры при зажатом Shift
 
   //Задаём позицию по умолчанию для камеры, здесь выставлена моя - меняйте под себя
   public float DefaultCameraPosX = 888.0f;
   public float DefaultCameraPosY = 50.0f;
   public float DefaultCameraPosZ = 1414.0f;
 
   private void Awake()
   {
      //Задаём позицию по умолчанию для камеры, используя ранее указанные координаты
      transform.position = new Vector3(DefaultCameraPosX, DefaultCameraPosY, DefaultCameraPosZ);
   }
 
   private void Update()
   {
      float smoothCamSpeed = CameraSpeed * Time.smoothDeltaTime; //множим скорость перемещения камеры на сглаженную версию Time.deltaTime
 
      //При нажатии какой-либо из кнопки из WASD происходит перемещение в соответствующую сторону, нажания сразу двух кнопок также обрабатываются (WA будет двигать камеру вверх и влево), зажатие Shift при этом ускоряет передвижение.
      if (Input.GetKey(KeyCode.W)) transform.position += Input.GetKey(KeyCode.LeftShift) ? new Vector3(0.0f, 0.0f, smoothCamSpeed * CameraSpeedBoostMultiplier) : new Vector3(0.0f, 0.0f, smoothCamSpeed); //вверх
      if (Input.GetKey(KeyCode.A)) transform.position += Input.GetKey(KeyCode.LeftShift) ? new Vector3(-smoothCamSpeed * CameraSpeedBoostMultiplier, 0.0f, 0.0f) : new Vector3(-smoothCamSpeed, 0.0f, 0.0f); //налево
      if (Input.GetKey(KeyCode.S)) transform.position += Input.GetKey(KeyCode.LeftShift) ? new Vector3(0.0f, 0.0f, -smoothCamSpeed * CameraSpeedBoostMultiplier) : new Vector3(0.0f, 0.0f, -smoothCamSpeed); //вниз
      if (Input.GetKey(KeyCode.D)) transform.position += Input.GetKey(KeyCode.LeftShift) ? new Vector3(smoothCamSpeed * CameraSpeedBoostMultiplier, 0.0f, 0.0f) : new Vector3(smoothCamSpeed, 0.0f, 0.0f); //направо
   }
}

Скрипт, само собой, вешается на камеру. Теперь всё двигается, можно поглядеть вокруг на подходящих к базе мобов, ставить пушки ещё на подходе.

Следующий багфикс состоит в том, что мы можем покупать пушки «в кредит». Да, нужна простая проверка денег игрока и стоимости пушки. Правим это дело:
Graphic.cs

private void OnGUI()
   {
      GUI.Box(buyMenu, "Buying menu"); //Делаем гуевский бокс на квадрате buyMenu с заголовком, указанным между ""
      if (GUI.Button(firstTower, "Plasma Tower\n" + (int)TowerPrices.Plasma + "$")) //если идёт нажатие на первую кнопку
      {
         if (gv.PlayerMoney >= (int)TowerPrices.Plasma) //если у игрока достаточно денег
            gv.mau5tate = GlobalVars.ClickState.Placing; //меняем глобальное состояние мыши на "Установка пушки"
      }
      if (GUI.Button(secondTower, "Pulse Tower\n" + (int)TowerPrices.Pulse + "$")) //с остальными аналогично
      {
         //same action here
      }
      if (GUI.Button(thirdTower, "Beam Tower\n" + (int)TowerPrices.Beam + "$"))
      {
         //same action here
      }
      if (GUI.Button(fourthTower, "Tesla Tower\n" + (int)TowerPrices.Tesla + "$"))
      {
         //same action here
      }
      if (GUI.Button(fifthTower, "Artillery Tower\n" + (int)TowerPrices.Artillery + "$"))
      {
         //same action here
      }
 
      GUI.Box(playerStats, "Player Stats");
      GUI.Label(playerStatsPlayerMoney, "Money: " + gv.PlayerMoney + "$");
 
      GUI.Box(towerMenu, "Tower menu");
      if (GUI.Button(towerMenuSellTower, "Sell"))
      {
         //action here
      }
      if (GUI.Button(towerMenuUpgradeTower, "Upgrade"))
      {
         //same action here
      }
   }
 
   //цены на пушки
   private enum TowerPrices
   {
      Plasma = 100,
      Pulse = 150,
      Beam = 250,
      Tesla = 300,
      Artillery = 350
   }

Далее, уже после написания всего предыдущего кода, я избавился от объекта GlobalVars, сделав его и все его переменные static.

GlobalVars.cs

using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public static class GlobalVars
{
	public static List<GameObject> MobList = new List<GameObject>(); //массив мобов в игре
	public static int MobCount = 0; //счетчик мобов в игре

	public static List<GameObject> TurretList = new List<GameObject>(); //массив пушек в игре
	public static int TurretCount = 0; //счетчик пушек в игре

	public static float PlayerMoney = 200.0f; //при старте игры, если нету сохранённых данных про деньги игрока - их становится 200$, иначе загружается из памяти

	public static ClickState mau5tate = ClickState.Default; //дефолтное состояние курсора

	public enum ClickState //перечисление всех состояний курсора
	{
		Default, //обычное
		Placing, //устанавливаем пушку
		Selling, //продаём пушку
		Upgrading //улучшаем пушку
	}
}

Во всех классах, где использовался GlobalVars, удаляем переменные gv, их инициализацию в Awake(). Заменяем все gv на GlobalVars. Удаляем бесполезные проверки GlobalVars на null. Удаляем компонент GlobalVars из одноимённого ГО (можно сам ГО переименовать во что-то информативное, например, cfg).
Я приведу полные листинги классов с изменениями, чтобы вам было, с чем сравнить результат этой операции.

Осторожно, спойлеры к следующей части! :)

bitbucket.org/andyion/habratd-tutorial/commits/db7c1bc0c10c89f45be187e59e0608a2fbb3083d

На этом замена завершена.
Следующим моментом добавлю маленький бонус, который значительно облегчит жизнь при регулировке дальности атаки как пушкам, так и мобам: bitbucket.org/andyion/habratd-tutorial/commits/18ec053f5f5697abbd3598890aa40306e038d472

Как использовать: надеваете скрипт на объект и в инспекторе регулируете дальность. Вокруг ГО при выделении появится желтый круг, это и есть указанная дальность.

Заключение

В заключении хочется сказать, что несмотря на до сих пор присутствующие косяки в коде, из этого можно создать вполне рабочий прототип игры. Я так и не успел поковыряться с NavMesh, но на первый взгляд — ничего сложного.