daily pastebin goal
61%
SHARE
TWEET

WIP Unity3D character controller

mvaganov May 17th, 2015 (edited) 289 Never
Not a member of Pastebin yet? Sign Up, it unlocks many cool features!
  1. // comment the line below if missing Lines.cs (found at http://pastebin.com/8m69iTut )
  2. #define SHOW_AXIS_MATH
  3. using UnityEngine;
  4. using System.Collections;
  5.  
  6. // TODO camera zoom with mouse wheel AxisCamera
  7. // TODO gravity source
  8.  
  9. /// <summary>
  10. /// used for calculating and organizing 3D axis math
  11. /// </summary>
  12. public class Axis {
  13.         public Vector3 forward, up, position;
  14.         private Vector3 right;
  15.  
  16.         public void SetIdentity() {
  17.                 up = Vector3.up;
  18.                 forward = Vector3.forward;
  19.                 right = Vector3.right;
  20.                 position = Vector3.zero;
  21.         }
  22.  
  23.         public bool Equals(Transform t) {
  24.                 return up == t.up && forward == t.forward && position == t.position;
  25.         }
  26.  
  27.         public Axis(Axis other) {
  28.                 up = other.up;
  29.                 right = other.right;
  30.                 forward = other.forward;
  31.                 position = other.position;
  32.         }
  33.         public Axis() { }
  34.  
  35.         public Vector3 GetRight() {
  36.                 return right;
  37.                 //return Vector3.Cross(up, forward).normalized;
  38.         }
  39. #if SHOW_AXIS_MATH
  40.         public LineRenderer DrawSimple(ref GameObject lineObj, Color c, float size) {
  41.                 const float epsilon = 0.001f;
  42.                 Vector3 u = up * size, f = forward * size;
  43.                 Vector3[] points = {
  44.                         position + u,
  45.                         position + u * epsilon,
  46.                         position + f * epsilon,
  47.                         position + f * (1 - epsilon),
  48.                         position + f,
  49.                         Vector3.zero };
  50.                 points[points.Length - 1] = Vector3.Lerp(points[3], points[0], 0.125f);
  51.                 LineRenderer lr = Lines.Make(ref lineObj, c, points, points.Length, .1f, .1f);
  52.                 return lr;
  53.         }
  54.         private Vector3[] thumbtack_points_base = null;
  55.         public LineRenderer DrawThumbtack(ref GameObject lineObj, Color c, float size, float lineWidth) {
  56.                 const float epsilon = 0.001f;
  57.                 if(thumbtack_points_base == null) {
  58.                         Vector3 pstn = Vector3.zero;
  59.                         Vector3 fwrd = Vector3.forward * size;
  60.                         Vector3 rght = Vector3.right * size;
  61.                         Vector3 up__ = Vector3.up;
  62.                         float startAngle = (360.0f / 4) - (360.0f / 32);
  63.                         Vector3 v = Quaternion.AngleAxis(startAngle, up__) * fwrd;
  64.                         Lines.MakeArc(ref thumbtack_points_base, 32, up__, v, 360, pstn);
  65.                         Vector3 tip = pstn + fwrd * Mathf.Sqrt(2);
  66.                         thumbtack_points_base[0] = thumbtack_points_base[thumbtack_points_base.Length - 1];
  67.                         int m = (32 * 5 / 8) + 1;
  68.                         thumbtack_points_base[m++] = thumbtack_points_base[m] + (tip - thumbtack_points_base[m]) * (1 - epsilon);
  69.                         thumbtack_points_base[m++] = tip;
  70.                         int n = (32 * 7 / 8) + 1;
  71.                         while(n < 32) {
  72.                                 thumbtack_points_base[m++] = thumbtack_points_base[n++];
  73.                         }
  74.                         Vector3 side = pstn + rght;
  75.                         thumbtack_points_base[m++] = thumbtack_points_base[m] + (side - thumbtack_points_base[m]) * (1 - epsilon);
  76.                         thumbtack_points_base[m++] = pstn + rght;
  77.                         thumbtack_points_base[m++] = pstn + rght * epsilon;
  78.                         thumbtack_points_base[m++] = pstn;
  79.                         thumbtack_points_base[m++] = pstn + up__ * size * (1 - epsilon);
  80.                         thumbtack_points_base[m++] = pstn + up__ * size;
  81.                 }
  82.                 LineRenderer lr = Lines.Make(ref lineObj, c, thumbtack_points_base, thumbtack_points_base.Length, lineWidth, lineWidth);
  83.                 lr.useWorldSpace = false;
  84.                 return lr;
  85.         }
  86. #endif
  87.         public void SetFrom(Transform t) {
  88.                 position = t.position;
  89.                 up = t.up;
  90.                 forward = t.forward;
  91.                 right = t.right;
  92.         }
  93.  
  94.         public void SetFrom(Axis t) {
  95.                 position = t.position;
  96.                 up = t.up;
  97.                 forward = t.forward;
  98.                 right = t.right;
  99.         }
  100.  
  101.         public void WriteInto(Transform t) {
  102.                 t.position = position;
  103.                 t.rotation = Quaternion.LookRotation(forward, up);
  104.         }
  105.  
  106.         public void Turn(float t) {
  107.                 Quaternion turn = Quaternion.AngleAxis(t, up);
  108.                 forward = turn * forward;
  109.                 right = turn * right;
  110.         }
  111.  
  112.         public void Pitch(float p) {
  113.                 Quaternion turn = Quaternion.AngleAxis(p, right);
  114.                 forward = turn * forward;
  115.                 up = turn * up;
  116.         }
  117.  
  118.         public Quaternion GetUpright(Vector3 nextUp) {
  119.                 Vector3 r = Vector3.Cross(forward, nextUp);
  120.                 Vector3 fwd = Vector3.Cross(nextUp, r);
  121.                 return Quaternion.LookRotation(fwd, nextUp);
  122.         }
  123.  
  124.         public Quaternion DeltaTo(Quaternion rotation) {
  125.                 Quaternion q = Quaternion.LookRotation(this.forward, this.up);
  126.                 return rotation * Quaternion.Inverse(q);
  127.         }
  128.  
  129.         public Quaternion UprightDelta(Vector3 nextUp) {
  130.                 return DeltaTo(GetUpright(nextUp));
  131.         }
  132.  
  133.         public void Rotate(Quaternion rotation) {
  134.                 forward = rotation * forward;
  135.                 up = rotation * up;
  136.                 right = rotation * right;
  137.         }
  138.  
  139.         public void SetRotation(Quaternion rotation) {
  140.                 forward = rotation * Vector3.forward;
  141.                 up = rotation * Vector3.up;
  142.                 right = rotation * Vector3.right;
  143.         }
  144.  
  145.         public void SetUpright(Vector3 up) {
  146.                 SetRotation(GetUpright(up));
  147.         }
  148. }
  149.  
  150. [System.Serializable]
  151. public struct TupleMinMax {
  152.         public float min, max;
  153.         public TupleMinMax(float min, float max) { this.min = min; this.max = max; }
  154.         public float Difference(float value) {
  155.                 if(value > max) { return max - value; }
  156.                 if(value < min) { return min - value; }
  157.                 return 0;
  158.         }
  159.         public float Lerp(float t) { return (max - min) * t + min; }
  160.         public float PercentageOf(float value) { return (value - min) / (max - min); }
  161. }
  162.  
  163. public class AxisAgent : MonoBehaviour {
  164.         /// <summary>how the body is oriented, which decides how key input creates movement impulses</summary>
  165.         private Axis body = new Axis();
  166.         /// <summary>how the face is oriented, which decides where the agent's head transform is looking (if there is one)</summary>
  167.         private Axis face = new Axis();
  168.         /// <summary>cached rigidbody of this agent</summary>
  169.         private Rigidbody rb;
  170.  
  171.         [Tooltip("What is moved with mouse-look, and determines the direction being aimed at.\n\nRight-click to setup a controllable agent from an otherwise Empty object."),
  172.         ContextMenuItem("Setup Standard Axis Agent", "SetStandardAgent")]
  173.         public Transform head;
  174.         public Camera playerCamera;
  175. #if SHOW_AXIS_MATH
  176.         GameObject line_body, line_head, line_stand, line_gravity, line_velocity, line_move;
  177. #endif
  178.  
  179.         void SetStandardAgent() {
  180.                 if(head == null) {
  181.                         head = gameObject.transform.FindChild("head");
  182.                         if(head == null) {
  183.                                 head = new GameObject("head").transform;
  184.                                 head.position = transform.position + transform.up * 0.875f;
  185.                                 head.transform.SetParent(transform);
  186.                                 head.localRotation = Quaternion.identity;
  187.                         }
  188.                 }
  189.                 if(playerCamera == null) {
  190.                         Transform t = head.FindChild("camera");
  191.                         playerCamera = (t != null) ? t.GetComponent<Camera>() : null;
  192.                         if(playerCamera == null) {
  193.                                 playerCamera = new GameObject("camera").AddComponent<Camera>();
  194.                                 playerCamera.transform.SetParent(head);
  195.                                 playerCamera.transform.localPosition = new Vector3(0, 5, -10);
  196.                                 playerCamera.transform.localRotation = Quaternion.Euler(25, 0, 0);
  197.                         }
  198.                 }
  199.                 Collider col = GetComponent<Collider>();
  200.                 if(col == null) {
  201.                         CapsuleCollider cap = gameObject.AddComponent<CapsuleCollider>();
  202.                         cap.height = 2;
  203.                         cap.radius = 0.5f;
  204.                 }
  205.                 rb = GetComponent<Rigidbody>();
  206.                 if(rb == null) {
  207.                         rb = gameObject.AddComponent<Rigidbody>();
  208.                 }
  209.         }
  210.  
  211.         [System.Serializable]
  212.         public struct Gravity {
  213.                 [SerializeField, Tooltip("How strong the gravity force is")]
  214.                 private float force;
  215.                 [SerializeField, Tooltip("The direction of the gravity force")]
  216.                 private Vector3 direction;
  217.                 private Vector3 calculatedForce;
  218.  
  219.                 public Gravity(float force, Vector3 dir) {
  220.                         this.force = force; this.direction = dir; this.calculatedForce = force*dir; }
  221.                 public Vector3 GetDirection() { return direction; }
  222.                 public void SetDirection(Vector3 dir) { direction = dir; Refresh(); }
  223.                 public float GetForce() { return force; }
  224.                 public void SetForce(float force) { force = this.force; Refresh(); }
  225.                 public Vector3 Force() { return calculatedForce; }
  226.                 public void Negate() { calculatedForce = Vector3.zero; }
  227.                 public void Refresh() { calculatedForce = force * direction; }
  228.  
  229.                 public Vector3 FixedUpdate(Rigidbody rb) { Vector3 v; rb.AddForce(v = Force()); return v; }
  230.         }
  231.         public Gravity gravity = new Gravity(20, Vector3.down);
  232.  
  233.         [System.Serializable]
  234.         /// <summary>a system opposing gravity that allows an agent to hover very slightly over the ground, and move without friction</summary>
  235.         public class Stand {
  236.                 [SerializeField, Tooltip("How far from the center (in the gravity direction) the standing volume goes")]
  237.                 private float distance = 1;
  238.                 [SerializeField, Tooltip("The radius of the standing volume")]
  239.                 private float radius = .375f;
  240.                 [Tooltip("If non-null, this transform's position will be set to the location where the standing is centered.\n\nSet to a sphere with the radius above to visualize the standing volume.")]
  241.                 public Transform marker;
  242.  
  243.                 /// <summary>the actual spot being stood on</summary>
  244.                 private Vector3 groundContact;
  245.                 /// <summary>how the ground is sloped in 3D space</summary>
  246.                 private Vector3 surfaceNormal = Vector3.up;
  247.                 /// <summary>a 1D value describing how the ground is sloped. used to limit standing force</summary>
  248.                 private float surfaceAngle;
  249.                 /// <summary>used to keep the standing volume from pushing fully out of the ground. keeping the standing volume slightly overlapping helps verify that the agent is still standing.</summary>
  250.                 private float standRadiusEpsilon = 1 / 128.0f;
  251.                 /// <summary>used as fast adjustment to position using the physics system (without directly setting transform.position)</summary></summary>
  252.                 private Vector3 oneTimeForce;
  253.                 /// true if an adjustment to position needs to be made</summary>
  254.                 private bool usingOneTimeForce = false;
  255.                 /// <summary>true if standing volume is on the ground</summary>
  256.                 private bool isOnGround = true;
  257.                 [SerializeField, Tooltip("If true, will automatically match motion of transform being stood on")]
  258.                 private bool becomeParentedToPlatform = true;
  259.                 /// <summary>the actual transform being stood on</summary>
  260.                 Transform stoodOn = null;
  261.                 /// <summary>the velocity of the transform being stood on</summary>
  262.                 private Vector3 stoodOnVelocity;
  263.                 /// <summary>axis (position and rotation) of the transform being stood on</summary>
  264.                 Axis parentTransform = new Axis();
  265.                 /// <summary>the physics calculation done last frame to keep up with the stood-on transform</summary>
  266.                 Vector3 lastPlatformMove;
  267.  
  268.                 public bool IsOnGround() { return isOnGround; }
  269.                 public void SetOnGround(bool onGround) { isOnGround = onGround; }
  270.                 public float GetSurfaceAngle() { return surfaceAngle; }
  271.                 public Vector3 GetSurfaceNormal() { return surfaceNormal; }
  272.                 public Vector3 GetGroundContact() { return groundContact; }
  273.  
  274.                 /// <param name="a"></param>
  275.                 /// <returns>force to apply to a Rigidbody, using AddForce</returns>
  276.                 public Vector3 Force(AxisAgent a, ref Gravity g) {
  277.                         Vector3 force = Vector3.zero;
  278.                         if(usingOneTimeForce) {
  279.                                 usingOneTimeForce = false;
  280.                                 force -= oneTimeForce;
  281.                         }
  282.                         // if non-rigid-body parent has moved  
  283.                         if(becomeParentedToPlatform && stoodOn != null && !parentTransform.Equals(stoodOn)) {
  284.                                 a.rb.AddForce(-lastPlatformMove);
  285.                                 stoodOnVelocity = stoodOn.position - parentTransform.position;
  286.                                 lastPlatformMove = stoodOnVelocity / Time.deltaTime;
  287.                                 parentTransform.SetFrom(stoodOn);
  288.                                 a.rb.AddForce(lastPlatformMove);
  289.                                 a.transform.position = a.transform.position + stoodOnVelocity;
  290.                         }
  291.                         Vector3 standingDirection = -g.GetDirection();
  292.                         Ray ray = new Ray(a.transform.position, -standingDirection);
  293.                         RaycastHit hitInfo = new RaycastHit();
  294.                         a.GetComponent<Collider>().enabled = false;
  295.                         if(!a.jumping.IsJumping() && Physics.SphereCast(ray, radius, out hitInfo, distance) && hitInfo.distance <= distance) {
  296.                                 groundContact = hitInfo.point;
  297.                                 surfaceNormal = hitInfo.normal;
  298.                                 surfaceAngle = Vector3.Angle(standingDirection, surfaceNormal);
  299.                                 if(Vector3.Dot(a.body.forward, surfaceNormal) > 0) {
  300.                                         surfaceAngle *= -1;
  301.                                 }
  302.                                 Vector3 centerOfFoot = a.transform.position - standingDirection * distance;
  303.                                 if(marker != null) {
  304.                                         marker.position = centerOfFoot;
  305.                                 }
  306.                                 float dist = Vector3.Distance(groundContact, centerOfFoot);
  307.                                 float groundOverlap = radius - dist;
  308.                                 if(groundOverlap > 0) {
  309.                                         // instead of setting the position, set the force needed to clip out, then remove that force next frame.
  310.                                         usingOneTimeForce = true;
  311.                                         oneTimeForce = (surfaceNormal * (groundOverlap - standRadiusEpsilon)) / (Time.deltaTime*Time.deltaTime);
  312.                                         force += oneTimeForce;
  313.                                 }
  314.                                 float downForce = Vector2.Dot(-standingDirection, a.rb.velocity);
  315.                                 if(!isOnGround && downForce > 0) {
  316.                                         force += standingDirection * downForce / Time.deltaTime;
  317.                                 }
  318.                                 // reset double-jump variable if on the ground
  319.                                 a.jumping.ResetJumpCount();
  320.                                 isOnGround = true;
  321.                                 g.Negate();
  322.                                 if(becomeParentedToPlatform) {
  323.                                         if(stoodOn != hitInfo.collider.transform) {
  324.                                                 stoodOn = hitInfo.collider.transform;
  325.                                                 parentTransform.SetFrom(stoodOn);
  326.                                         }
  327.                                 }
  328.                         } else {
  329.                                 isOnGround = false;
  330.                                 g.Refresh();
  331.                                 if(becomeParentedToPlatform) {
  332.                                         //if(stoodOn != null) print("no parent");
  333.                                         stoodOn = null;
  334.                                         parentTransform.SetIdentity();
  335.                                 }
  336.                         }
  337.                         a.GetComponent<Collider>().enabled = true;
  338.                         return force;
  339.                 }
  340.                 public Vector3 FixedUpdate(Rigidbody rb, AxisAgent a, ref Gravity gravity) {
  341.                         Vector3 standForce = Force(a, ref gravity);
  342.                         rb.AddForce(standForce);
  343.                         return standForce;
  344.                 }
  345.         }
  346.         public Stand stand;
  347.  
  348.         [System.Serializable]
  349.         public class Jump {
  350.                 public TupleMinMax height = new TupleMinMax(1, 5);
  351.                 public float fullJumpPressDuration = 0.5f;
  352.                 public int maxJumps = 2;
  353.  
  354.                 /// how long the user has been holding jump
  355.                 float timeJumpHeld;
  356.                 /// how the jump is currently doing
  357.                 float currentJumpVelocity;
  358.                 float targetHeight;
  359.                 float heightReached;
  360.                 Vector3 jumpStart;
  361.                 bool jumpPeaked = false;
  362.                 /// whether or not the user is currently jumping
  363.                 bool jumpImpulseActive = false;
  364.                 int jumpsSoFar = 0;
  365.  
  366.                 public enum JumpDirection { opposingGravity, opposingGroundSurface }
  367.                 GameObject jumpShow;
  368.                 float heightReachedTotal;
  369.                 public bool IsRequestingJump(AxisAgent a) { return !jumpImpulseActive && (a.input.jump || a.input.jumpHeld); }
  370.                 public bool IsJumping() { return currentJumpVelocity > 0; }
  371.                 public void ResetJumpCount() { jumpsSoFar = 0; }
  372.  
  373.                 public Vector3 Force(AxisAgent a, ref Gravity g, ref Movement movement) {
  374.                         Vector3 force = Vector3.zero;
  375.                         Vector3 jumpDirection = -g.GetDirection();//onlyJumpAgainstGravity ? -g.GetDirection() : a.stand.GetSurfaceNormal();//
  376.                         // if the user wants to jump, and is allowed to jump again
  377.                         if(IsRequestingJump(a) && (jumpsSoFar < maxJumps)) {
  378.                                 if(jumpsSoFar == 0) {
  379.                                         jumpStart = a.transform.position;
  380.                                         heightReachedTotal = 0;
  381.                                 }
  382.                                 heightReached = 0;
  383.                                 timeJumpHeld = 0;
  384.                                 jumpsSoFar++;
  385.                                 targetHeight = height.min;
  386.                                 float velocityRequiredToJump = Mathf.Sqrt(targetHeight * 2 * g.GetForce());
  387.                                 currentJumpVelocity = velocityRequiredToJump;
  388.                                 jumpPeaked = false;
  389.                                 force = (jumpDirection * currentJumpVelocity) / Time.deltaTime;
  390.                                 jumpImpulseActive = true;
  391.                                 a.stand.SetOnGround(false);
  392.                         } else
  393.                                 // if a jump is happening      
  394.                                 if(currentJumpVelocity > 0) {
  395.                                         // handle jump height: the longer you hold jump, the higher you jump
  396.                                         if(a.input.jumpHeld) {
  397.                                                 timeJumpHeld += Time.deltaTime;
  398.                                                 if(timeJumpHeld >= fullJumpPressDuration) {
  399.                                                         targetHeight = height.max;
  400.                                                         timeJumpHeld = fullJumpPressDuration;
  401.                                                 } else {
  402.                                                         targetHeight = height.Lerp(timeJumpHeld / fullJumpPressDuration);
  403.                                                 }
  404.                                                 if(heightReached < targetHeight) {
  405.                                                         float requiredJumpVelocity = Mathf.Sqrt((targetHeight - heightReached) * 2 * g.GetForce());
  406.                                                         float forceNeeded = requiredJumpVelocity - currentJumpVelocity;
  407.                                                         force += (jumpDirection * forceNeeded) / Time.deltaTime;
  408.                                                         currentJumpVelocity = requiredJumpVelocity;
  409.                                                 }
  410.                                         } else {
  411.                                                 jumpImpulseActive = false;
  412.                                         }
  413.                                 }
  414.                         if(currentJumpVelocity > 0) {
  415.                                 float moved = currentJumpVelocity * Time.deltaTime;
  416.                                 heightReached += moved;
  417.                                 heightReachedTotal += moved;
  418. #if SHOW_AXIS_MATH
  419.                                 Lines.Make(ref jumpShow, Color.black, jumpStart, a.transform.position, .5f, 0f);
  420. #endif
  421.                                 currentJumpVelocity -= g.GetForce() * Time.deltaTime;
  422.                         } else if(!jumpPeaked && !a.stand.IsOnGround()) {
  423.                                 jumpPeaked = true;
  424.                                 jumpImpulseActive = false;
  425.                         }
  426.                         return force;
  427.                 }
  428.  
  429.                 public Vector3 FixedUpdate(Rigidbody rb, AxisAgent a, ref Gravity gravity, ref Movement movement) {
  430.                         Vector3 f = Force(a, ref gravity, ref movement);
  431.                         rb.AddForce(f);
  432.                         return f;
  433.                 }
  434.         }
  435.         public Jump jumping;
  436.  
  437.         [System.Serializable]
  438.         public class Input {
  439.                 public enum Source { none, mouseAndKeyboard }
  440.                 [Tooltip("Where to get input from")]
  441.                 public Source source = Source.mouseAndKeyboard;
  442.                 /// [Header("Controller Variables, set automatically by reading controller input")]
  443.                 /// variable:+/-, forward:forward/backward, strafe:right/left, turn:right/left, pitch:down/up
  444.                 [HideInInspector] public float forward, strafe, turn, pitch;
  445.                 /// [Tooltip("button inputs")]
  446.                 [HideInInspector] public bool jump, jumpHeld, fire1, fire1Held, fire2, fire2Held, gravityToggle, fullStop, invertPitch, runHeld;
  447.  
  448.                 public void ReleaseAllInput() {
  449.                         forward = strafe = turn = pitch = 0; //mouseWheel = 0;
  450.                         jump = jumpHeld = fire1 = fire1Held = fire2 = fire2Held = runHeld = false;
  451.                 }
  452.                 [System.Serializable]
  453.                 public class Sensitivity {
  454.                         [Tooltip("x mouse sensitivity")]
  455.                         public float horizontal = 10F;
  456.                         [Tooltip("y mouse sensitivity")]
  457.                         public float vertical = 5F;
  458.                 }
  459.                 public Sensitivity sensitivity;
  460.  
  461.                 public void LoadInputFromController() {
  462.                         switch(source) {
  463.                         case Source.none: break;
  464.                         case Source.mouseAndKeyboard:
  465.                                 forward = UnityEngine.Input.GetAxis("Vertical");
  466.                                 strafe = UnityEngine.Input.GetAxis("Horizontal");
  467.                                 turn = UnityEngine.Input.GetAxis("Mouse X") * sensitivity.horizontal;
  468.                                 pitch = -UnityEngine.Input.GetAxis("Mouse Y") * sensitivity.vertical;
  469.                                 jump = UnityEngine.Input.GetButtonDown("Jump");
  470.                                 jumpHeld = UnityEngine.Input.GetButton("Jump");
  471.                                 fire1 = UnityEngine.Input.GetButtonDown("Fire1");
  472.                                 fire1Held = UnityEngine.Input.GetButton("Fire1");
  473.                                 fire2 = UnityEngine.Input.GetButtonDown("Fire2");
  474.                                 fire2Held = UnityEngine.Input.GetButton("Fire2");
  475.                                 runHeld = UnityEngine.Input.GetKey(KeyCode.LeftShift)
  476.                                                 ||UnityEngine.Input.GetKey(KeyCode.RightShift);
  477.                                 break;
  478.                         default:
  479.                                 throw new System.Exception("unsupported controller " + source);
  480.                         }
  481.                         if(invertPitch) pitch *= -1;
  482.                 }
  483.         }
  484.         public Input input;
  485.  
  486.         [System.Serializable]
  487.         public class Movement {
  488.                 ///<summary>current movement force</summary>
  489.                 private Vector3 force;
  490.                 ///<summary>velocity vector if viewed directly from above</summary>
  491.                 private Vector3 groundVelocity;
  492.                 ///<summary>groundVelocity.magnitude</summary>
  493.                 private Vector3 groundDir;
  494.                 ///<summary>the direction according to the input</summary>
  495.                 private Vector3 inputDir;
  496.                 ///<summary>how much rise/fall is going on</summary>
  497.                 private float verticalVelocity;
  498.                 ///<summary>velocity absent rise/fall</summary>
  499.                 private float groundSpeed;
  500.                 ///<summary>max speed based on input, taking directional speed limits into account</summary>
  501.                 private float maxInputSpeed;
  502.                 ///<summary>how much faster the agent is going than the current speed limit</summary>
  503.                 private float overSpeed;
  504.  
  505.                 public Vector3 defaultUpDirection = Vector3.up;
  506.  
  507.                 Axis movementAxis;
  508.  
  509.                 ///<summary>how far the 3rd person camera can move back based on obstacles in the way</summary>
  510.                 float distanceLimitedTo;
  511.                 ///<summary>where the 3rd person camera is</summary>
  512.                 float actualDistance;
  513.  
  514. #if SHOW_AXIS_MATH
  515.                 GameObject line_movementAxis;
  516. #endif
  517.                 public Vector3 CalculatedSurfaceUpDirection(AxisAgent a) {
  518.                         return a.stand.IsOnGround() ? a.stand.GetSurfaceNormal() : defaultUpDirection;
  519.                 }
  520.  
  521.                 public Vector3 Force(AxisAgent a, Settings s) {
  522.                         if(movementAxis == null) movementAxis = new Axis();
  523.                         movementAxis.SetFrom(a.body);
  524.                         Vector3 upDirection = (Mathf.Abs(a.stand.GetSurfaceAngle()) < s.maxIncline) ? CalculatedSurfaceUpDirection(a) : defaultUpDirection;//
  525.                         if(a.body.up != upDirection) {
  526.                                 movementAxis.SetUpright(upDirection);
  527.                         }
  528. #if SHOW_AXIS_MATH
  529.                         movementAxis.DrawThumbtack(ref line_movementAxis, Color.blue, 2, .0625f);
  530.                         movementAxis.WriteInto(line_movementAxis.transform);
  531. #endif
  532.                         force = Vector3.zero;
  533.                         verticalVelocity = Vector3.Dot(defaultUpDirection, a.rb.velocity);
  534.                         groundVelocity = a.rb.velocity - (defaultUpDirection * verticalVelocity);
  535.                         groundSpeed = groundVelocity.magnitude;
  536.                         groundDir = groundVelocity / groundSpeed;
  537.                         inputDir = Vector3.zero;
  538.                         // input impulse
  539.                         if(a.input.forward != 0 || a.input.strafe != 0) {
  540.  
  541.                                 maxInputSpeed = s.GetSpeedBasedOnInput(a.input, a.stand.GetSurfaceAngle());
  542.                                 inputDir = movementAxis.forward * a.input.forward + movementAxis.GetRight() * a.input.strafe;
  543.                                 inputDir.Normalize();
  544.                                 float accelSpeedInCurrentDirection = Vector3.Dot(inputDir, groundVelocity);
  545.                                 force = inputDir * ((accelSpeedInCurrentDirection > 0) ? s.acceleration : s.deceleration);
  546.                                 if(groundSpeed > maxInputSpeed) {
  547.                                         overSpeed = Vector3.Dot(groundDir, force);
  548.                                         overSpeed += groundSpeed - maxInputSpeed;
  549.                                         force += groundDir * -overSpeed;
  550.                                         force = force.normalized * s.acceleration;
  551.                                 }
  552.                         } else {
  553.                                 // stop logic
  554.                                 if(s.stopWhenNoInputGiven && groundSpeed != 0) {
  555.                                         // figure out how much force is needed to stop
  556.                                         float stopNeededToBringToZero = groundSpeed / Time.deltaTime;
  557.                                         // if that is too much force, go with the max possible.
  558.                                         if(stopNeededToBringToZero > s.deceleration) {
  559.                                                 force += -groundDir * s.deceleration;
  560.                                         } else {
  561.                                                 force += -groundDir * stopNeededToBringToZero;
  562.                                         }
  563.                                 }
  564.                         }
  565.                         return force;
  566.                 }
  567.  
  568.                 [System.Serializable]
  569.                 public class Settings {
  570.                         [Tooltip("What to use this movement profile. For example, there could be different movement settings for: walk, run, swim, climb, parkour, jump, fall, fly, hover")]
  571.                         public string name = "standard";
  572.                         [Tooltip("Maximum speed when pressing forward/backward")]
  573.                         public float speedForward = 15, speedBackward = 5;
  574.                         [Tooltip("Maximum speed when pressing strafe right/left")]
  575.                         public float speedRight = 10, speedLeft = 10;
  576.                         [Tooltip("Maximum acceleration when going forward/backward or strafing right/left")]
  577.                         public float acceleration = 20;
  578.                         [Tooltip("Maximum acceleration when bringing velocity toward zero")]
  579.                         public float deceleration = 30;
  580.                         [Tooltip("If true, movement calculations will cause a stop if inputs are released")]
  581.                         public bool stopWhenNoInputGiven = true;
  582.                         [Tooltip("the agent will not be able to move around on surfaces with an incline greater than this")]
  583.                         public float maxIncline = 50;
  584.                         [Tooltip("Percentage of speed possible as the current surface angle approaches the max incline")]
  585.                         public AnimationCurve inclineSpeedLoss = AnimationCurve.Linear(0,0,1,1);
  586.  
  587.                         public float GetInclineSpeedAdjustment(float surfaceAngle) {
  588.                                 return (surfaceAngle > 0) ? (1-inclineSpeedLoss.Evaluate(surfaceAngle / maxIncline)) :1;
  589.                         }
  590.  
  591.                         [System.Serializable]
  592.                         public class HeadTurning {
  593.                                 public TupleMinMax pitchLimit = new TupleMinMax(-140, 110);
  594.                                 float currentVerticalAngle;
  595.                                 // TODO allow the head transform to turn independently of the body, and make the body match if the turnLimit is reached or movement starts
  596. //                              public TupleMinMax turnLimit = new TupleMinMax(-50, 50);
  597. //                              public bool turnBodyBeyondMaximum = true;
  598. //                              public bool pitchBodyBeyondMaximum = false;
  599.  
  600.                                 public void Update(AxisAgent a) {
  601.                                         if(a.input.pitch != 0) {
  602.                                                 a.face.SetFrom(a.head);
  603.                                                 a.face.Pitch(a.input.pitch);
  604.                                                 currentVerticalAngle = Vector3.Angle(a.body.up, a.face.up);
  605.                                                 if(Vector3.Dot(a.face.forward, a.body.up) > 0) {
  606.                                                         currentVerticalAngle *= -1;
  607.                                                 }
  608.                                                 float difference = pitchLimit.Difference(currentVerticalAngle);
  609.                                                 if(difference != 0) {
  610.                                                         a.face.Pitch(difference);
  611.                                                         currentVerticalAngle += difference;
  612.                                                 }
  613.                                                 a.face.WriteInto(a.head);
  614.                                                 thirdPersonCamera.CameraAngleUpdate(a.playerCamera, pitchLimit.PercentageOf(currentVerticalAngle));
  615.                                         }
  616.                                         float wheel = UnityEngine.Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel");
  617.                                         if(wheel != 0) {
  618.                                                 thirdPersonCamera.Move(a.playerCamera.transform, wheel);
  619.                                         }
  620.                                 }
  621.  
  622.                                 [System.Serializable]
  623.                                 public class ThirdPersonCameraController {
  624.                                         [Tooltip("How far the user wants the camera to be")]
  625.                                         public float thirdPersonDistance = 10;
  626.                                         [Tooltip("How quickly to move the camera to it's spot (lower is faster)"), Range(1, 128)]
  627.                                         public float collisionSpeed = 8;
  628.                                         public AnimationCurve viewAngle3rdPerson = DefaultCameraLookCurve();
  629.  
  630.                                         public static AnimationCurve DefaultCameraLookCurve() {
  631.                                                 AnimationCurve curve = new AnimationCurve();
  632.                                                 curve.AddKey(0, 0);
  633.                                                 curve.AddKey(.5f, .25f);
  634.                                                 curve.AddKey(.75f, .25f);
  635.                                                 curve.AddKey(1, 1);
  636.                                                 return curve;
  637.                                         }
  638.  
  639.                                         public void Move(Transform camera, float change) {
  640.                                                 change *= 5;
  641.                                                 thirdPersonDistance -= change;
  642.                                                 if(thirdPersonDistance < change) {
  643.                                                         camera.position = camera.parent.position;
  644.                                                         thirdPersonDistance = 0;
  645.                                                 }
  646.                                         }
  647.  
  648.                                         public void CameraAngleUpdate(Camera camera, float vertical) {
  649.                                                 vertical = viewAngle3rdPerson.Evaluate(vertical);
  650.                                                 float fieldOfView = camera.fieldOfView;
  651.                                                 float viewAngle = fieldOfView * vertical;
  652.                                                 camera.transform.localRotation = Quaternion.Euler(viewAngle - 30, 0, 0);
  653.                                         }
  654.                                 }
  655.                                 public ThirdPersonCameraController thirdPersonCamera = new ThirdPersonCameraController();
  656.                         }
  657.                         public HeadTurning headTurning = new HeadTurning();
  658.  
  659.                         [System.Serializable]
  660.                         public class RotationControl {
  661.                                 [Tooltip("Be precise when turning with the mouse (no lag, or continued turning)")]
  662.                                 public bool stopControlledAngularVelocity = true;
  663.                                 [Tooltip("stop the spinning!")]
  664.                                 public bool stopUncontrolledAngularVelocity = true;
  665.                                 [Tooltip("set the player standing correctly if angle is perterbed")]
  666.                                 public bool automaticallySetRightsideUp = true;
  667.                                 [Tooltip("Force used to stop uncontrolled angular rotation")]
  668.                                 public Vector3 angularVelocityCounterForce = new Vector3(15, 90, 15);
  669.                                 [Tooltip("Force used to set player upright")]
  670.                                 public float rightsideUpForce = 20;
  671.                         }
  672.                         public RotationControl rotationControl = new RotationControl();
  673.  
  674.                         public Settings(float forward, float backward, float strafeRight, float strafeLeft, float accel, float decel) {
  675.                                 this.speedForward = forward;
  676.                                 this.speedBackward = backward;
  677.                                 this.speedRight = strafeRight;
  678.                                 this.speedLeft = strafeLeft;
  679.                                 this.acceleration = accel;
  680.                                 this.deceleration = decel;
  681.                         }
  682.  
  683.                         public float GetSpeedBasedOnInput(Input i, float angle) {
  684.                                 float result;
  685.                                 if(i.forward == 0) {
  686.                                         if(i.strafe == 0) result = 0;
  687.                                         else if(i.strafe < 0) result = speedLeft;
  688.                                         else result = speedRight;
  689.                                 } else if(i.strafe == 0) {
  690.                                         if(i.forward > 0) result = speedForward;
  691.                                         else result = speedBackward;
  692.                                 } else {
  693.                                         float sum, f, s;
  694.                                         if(i.forward > 0) {
  695.                                                 f = i.forward;
  696.                                                 if(i.strafe > 0) { s = i.strafe; sum = f + s; f /= sum; s /= sum; result = (f * speedForward) + (s * speedRight); }
  697.                                                 else             { s = -i.strafe; sum = f + s; f /= sum; s /= sum; result = (f * speedForward) + (s * speedLeft); }
  698.                                         } else {
  699.                                                 f = -i.forward;
  700.                                                 if(i.strafe > 0) { s = i.strafe; sum = f + s; f /= sum; s /= sum; result = (f * speedBackward) + (s * speedRight); }
  701.                                                 else             { s = -i.strafe; sum = f + s; f /= sum; s /= sum; result = (f * speedBackward) + (s * speedLeft); }
  702.                                         }
  703.                                 }
  704.                                 return result * GetInclineSpeedAdjustment(angle);
  705.                         }
  706.                 }
  707.  
  708.                 public Settings currentSettings = new Settings(15, 5, 10, 10, 20, 60);
  709.  
  710.                 private Vector3 angularJerk, standUpJerk;
  711.  
  712. #if SHOW_AXIS_MATH
  713.                 /// visuals to help debug rotation forces
  714.                 GameObject rot_axis, rot_fwd, rot_up, rot_target;
  715. #endif
  716.                 public void FixedUpdateRotation(AxisAgent a, Input inputSource, Transform transform, Axis body, Rigidbody rb) {
  717.                         bool balancingRotation = false;
  718.                         // if the agent is controlling angular jerks, to emulate precise rotation, and there was an angular jerk last frame
  719.                         if(currentSettings.rotationControl.stopControlledAngularVelocity && angularJerk != Vector3.zero) {
  720.                                 // find out how much that angular jerk has depreciated
  721.                                 Vector3 adjusted = angularJerk - (angularJerk * rb.angularDrag * Time.deltaTime);
  722.                                 // remove the jerk from the current angular rotation
  723.                                 rb.AddTorque(-adjusted, ForceMode.Acceleration);
  724.                                 // mark that there is no more angular jerk (it has been undone)
  725.                                 angularJerk = Vector3.zero;
  726.                                 // mark thata balancing rotation occured, which will prevent further balancing rotations
  727.                                 balancingRotation = true;
  728.                         }
  729.                         if(currentSettings.rotationControl.automaticallySetRightsideUp && body.up != defaultUpDirection) {
  730.                                 Quaternion uprightRotation = body.GetUpright(defaultUpDirection);
  731.                                 Quaternion rotationToRightSelf = body.DeltaTo(uprightRotation);//body.UprightDelta(-gravity.GetDirection());
  732.                                 Vector3 euler = rotationToRightSelf.eulerAngles;
  733.                                 bool change = false;
  734.                                 if(euler.x > 180) { euler.x -= 360; change = true; }
  735.                                 if(euler.y > 180) { euler.y -= 360; change = true; }
  736.                                 if(euler.z > 180) { euler.z -= 360; change = true; }
  737.                                 const float epsilon = 1 / 128f;
  738.                                 if(Mathf.Abs(euler.x) < epsilon) euler.x = 0;
  739.                                 if(Mathf.Abs(euler.y) < epsilon) euler.y = 0;
  740.                                 if(Mathf.Abs(euler.z) < epsilon) euler.z = 0;
  741.                                 if(change) {
  742.                                         //print(Time.time+":["+euler.x + " " + euler.y + " " + euler.z+"]");
  743.                                         rotationToRightSelf = Quaternion.Euler(euler);
  744.                                 }
  745.                                 if(euler != Vector3.zero) {
  746.                                         Vector3 rotAxis = Vector3.zero;
  747.                                         float rotAngle;
  748.                                         rotationToRightSelf.ToAngleAxis(out rotAngle, out rotAxis);
  749. #if SHOW_AXIS_MATH
  750.                                         Lines.Make(ref rot_axis, Color.magenta, transform.position + rotAxis, transform.position - rotAxis, .1f, .1f);
  751.                                         Lines.MakeArc(ref rot_fwd, Color.magenta, transform.position, rotAxis, transform.forward, rotAngle, 8, .1f, 0);
  752.                                         Lines.MakeArc(ref rot_up, Color.magenta, transform.position, rotAxis, transform.up, rotAngle, 8, .1f, 0);
  753.                                         Axis next = new Axis(body);
  754.                                         next.Rotate(rotationToRightSelf);
  755.                                         next.DrawSimple(ref rot_target, Color.black, 1);
  756. #endif
  757.                                         float f = currentSettings.rotationControl.rightsideUpForce;
  758.                                         euler.x = Mathf.Clamp(euler.x, -f, f);
  759.                                         euler.y = Mathf.Clamp(euler.y, -f, f);
  760.                                         euler.z = Mathf.Clamp(euler.z, -f, f);
  761.                                         //print(Time.time + ": " + euler.x + " " + euler.y + " " + euler.z);
  762.                                         if(standUpJerk != euler) {
  763.                                                 // divide by 2 because... it makes it work better. TODO more controlled right-side-up angular forces!
  764.                                                 rb.AddTorque(-standUpJerk/2, ForceMode.Acceleration);
  765.                                                 standUpJerk = euler;
  766.                                                 rb.AddTorque(euler, ForceMode.Acceleration);
  767.                                         }
  768.                                 }
  769.                         }
  770.                         // if the player wants to turn (horizontal motion)
  771.                         if(inputSource.turn != 0) {
  772.                                 // turn horizontally
  773.                                 angularJerk.y += inputSource.turn / Time.deltaTime;
  774.                                 rb.AddTorque(angularJerk, ForceMode.Acceleration);
  775.                         } else {
  776.                                 // if no turn is going on, and no balancing rotation is going on, and this agent should be stopping uncontrolled rotations
  777.                                 if(currentSettings.rotationControl.stopUncontrolledAngularVelocity && !balancingRotation) {
  778.                                         // if there is rotation
  779.                                         Vector3 angle = rb.angularVelocity;
  780.                                         if(angle != Vector3.zero) {
  781.                                                 // calculate a counter-force to stop rotation
  782.                                                 Vector3 counterForce = currentSettings.rotationControl.angularVelocityCounterForce;// Vector3.zero;
  783.                                                 counterForce.x = Mathf.Clamp(angle.x, -counterForce.x, counterForce.x);
  784.                                                 counterForce.y = Mathf.Clamp(angle.y, -counterForce.y, counterForce.y);
  785.                                                 counterForce.z = Mathf.Clamp(angle.z, -counterForce.z, counterForce.z);
  786.                                                 rb.AddTorque(-counterForce / Time.deltaTime, ForceMode.Acceleration);
  787.                                         }
  788.                                 }
  789.                         }
  790.                 }
  791.  
  792.                 public Vector3 Force(AxisAgent a) {
  793.                         return Force(a, currentSettings);
  794.                 }
  795.  
  796.                 public Vector3 FixedUpdate(Rigidbody rb, AxisAgent a) {
  797.                         Vector3 f = Force(a);
  798.                         rb.AddForce(f);
  799.                         return f;
  800.                 }
  801.  
  802.                 public void MoveCameraBack(Transform camera) {
  803.                         float thirdPersonDistance = currentSettings.headTurning.thirdPersonCamera.thirdPersonDistance;
  804.                         if(thirdPersonDistance == 0) return;
  805.                         RaycastHit rh = new RaycastHit();
  806.                         Vector3 dir = -camera.parent.forward;
  807.                         float nextPosition = actualDistance;
  808.                         if(!Physics.Raycast(camera.parent.position, dir, out rh, thirdPersonDistance)) {
  809.                                 distanceLimitedTo = thirdPersonDistance;
  810.                         } else {
  811.                                 distanceLimitedTo = rh.distance;
  812.                         }
  813.                         if(actualDistance != distanceLimitedTo) {
  814.                                 float delta = (distanceLimitedTo - actualDistance) / currentSettings.headTurning.thirdPersonCamera.collisionSpeed;
  815.                                 nextPosition = (Mathf.Abs(delta) > 1 / 128.0f) ? (actualDistance + delta) : distanceLimitedTo;
  816.                         }
  817.                         if(nextPosition != actualDistance) {
  818.                                 actualDistance = nextPosition;
  819.                                 camera.localPosition = -Vector3.forward * actualDistance;
  820.                         }
  821.                 }
  822.  
  823.                 public void Update(AxisAgent a) {
  824.                         currentSettings.headTurning.Update(a);
  825.                         MoveCameraBack(a.playerCamera.transform);
  826.                 }
  827.         }
  828.  
  829.         [Tooltip("Variables that set how this agent moves, and keep track of orientation")]
  830.         public Movement movement;
  831.  
  832.         public void SetMovementSettings(Movement.Settings moveSettings) {
  833.                 movement.currentSettings = moveSettings;
  834.         }
  835.  
  836.         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  837.        
  838.         /// uses Rigidbody.AddForce() to modify the rigidbody's behavior.
  839.         void FixedUpdate () {
  840.                 // update axis
  841.                 body.SetFrom(transform);
  842.                 face.SetFrom(head);
  843.                 // update components. keep track of forces locally so visuals can be updated
  844.                 Vector3 moveForce = movement.FixedUpdate(rb, this);
  845.                 Vector3 gravityForce = gravity.FixedUpdate(rb);
  846.                 Vector3 jumpingForce = jumping.FixedUpdate(rb, this, ref gravity, ref movement);
  847.                 Vector3 standForce = stand.FixedUpdate(rb, this, ref gravity);
  848.                 // TODO RotationMovement
  849.                 movement.FixedUpdateRotation(this, input, transform, body, rb);
  850. #if SHOW_AXIS_MATH
  851.                 DrawAxisOnTransform(ref line_body, Color.cyan, body, transform, .75f);
  852.                 DrawAxisOnTransform(ref line_head, Color.yellow, face, head, .5f);
  853.                 Vector3 p = transform.position;
  854.                 Vector3 s = stand.GetGroundContact();
  855.                 Vector3 v = transform.position + rb.velocity;
  856.                 Lines.Make(ref line_gravity, Color.magenta, p, p + gravityForce, .2f, 0);
  857.                 Lines.Make(ref line_stand, Color.green, s, s + standForce, .4f, 0);
  858.                 Lines.Make(ref line_velocity, Color.blue, p, v, .1f, .1f);
  859.                 Lines.Make(ref line_move, Color.red, v, v + moveForce, .1f, .1f);
  860. #endif
  861.         }
  862.  
  863. #if SHOW_AXIS_MATH
  864.         void DrawAxisOnTransform(ref GameObject line_, Color c, Axis a, Transform t, float size) {
  865.                 a.DrawThumbtack(ref line_, c, size, .1f);
  866.                 line_.transform.SetParent(t);
  867.                 line_.transform.localPosition = Vector3.zero;
  868.                 line_.transform.localRotation = Quaternion.identity;
  869.         }
  870. #endif
  871.  
  872.         struct MoveSettingsManager {
  873.                 Movement.Settings defaultMoveSetting;
  874.                 [Tooltip("walk, run, swim, climb, parkour, jump, fall, fly, hover")]
  875.                 public Movement.Settings[] movementSettings;
  876.                 // TODO walk button, run button, climb button, parkour minimum speed, hover button, fly minimum speed, swim toggle
  877.         }
  878.  
  879.         void Start() {
  880.                 rb = GetComponent<Rigidbody>();
  881.                 rb.useGravity = false;
  882.                 rb.angularDrag = 0;
  883.                 rb.maxAngularVelocity = 360;
  884.         }
  885.  
  886.         void Update() {
  887.                 input.LoadInputFromController();
  888.                 movement.Update(this);
  889.         }
  890. }
RAW Paste Data
Top