FPS游戏之漫谈武器弹道

FPS游戏之漫谈武器弹道

一、弹道计算关键环节与伪代码实现

1. 触发射击与参数采集

// Unity/C#伪代码

void OnFireButtonPressed()

{

if (CanFire())

{

Vector3 shootOrigin = gunMuzzle.position;

Vector3 aimDirection = GetAimDirection(); // 摄像机/准星方向

WeaponState state = GetWeaponState(); // 是否瞄准、剩余子弹等

Fire(shootOrigin, aimDirection, state);

}

}

2. 散射与精度计算

Vector3 ApplySpread(Vector3 direction, float spreadAngle)

{

// 随机在一个圆锥体内偏移方向

Quaternion spreadRot = Quaternion.Euler(

Random.Range(-spreadAngle, spreadAngle),

Random.Range(-spreadAngle, spreadAngle),

0);

return spreadRot * direction;

}

spreadAngle 由武器类型、玩家状态(移动/跳跃/瞄准)等决定。

3. 子弹生成/射线投射

即时命中型武器(如步枪、手枪):直接用射线(Raycast)。有飞行时间的武器(如狙击、火箭):生成子弹实体,逐帧模拟。

// 射线投射

RaycastHit hit;

if (Physics.Raycast(shootOrigin, shootDirection, out hit, maxDistance, hitMask))

{

// 命中处理

}

4. 弹道模拟(有飞行时间/下坠)

// 子弹实体逐帧更新

void UpdateBullet(Bullet bullet, float deltaTime)

{

bullet.velocity += Vector3.down * gravity * deltaTime; // 下坠

bullet.position += bullet.velocity * deltaTime;

// 检查碰撞

}

5. 后坐力模拟

void ApplyRecoil()

{

// 让摄像机/准星上移

cameraPitch += recoilPerShot;

}

6. 子弹穿透

// 简化:每穿透一次,伤害衰减

float CalcPenetrationDamage(float baseDamage, MaterialType mat)

{

float factor = GetPenetrationFactor(mat); // 例如木头0.7,钢板0.3

return baseDamage * factor;

}

7. 网络同步与延迟补偿

客户端本地预测,立即显示反馈。客户端将射击参数(位置、方向、时间戳、随机种子等)发送服务器。服务器回溯目标快照,权威判定命中。

// 服务器伪代码

PlayerSnapshot snapshot = GetSnapshotAt(shootEvent.targetId, shootEvent.shootTimestamp);

bool hit = Raycast(shootEvent.shootPosition, shootEvent.shootDirection, snapshot.position);

8. 伤害计算

float CalcDamage(float baseDamage, BodyPart part, float distance)

{

float multiplier = GetBodyPartMultiplier(part); // 头2.0,胸1.0,四肢0.5

float distanceFactor = GetDistanceAttenuation(distance);

return baseDamage * multiplier * distanceFactor;

}

9. 视觉/音频反馈

枪口火光、弹壳、射击音效、命中特效、血花等。

二、常用弹道/物理公式

直线飞行 P = P0 + V * t

散射/后坐力 D = D0 + Random(-S, S) + R(t)

子弹下坠 y = y0 + V_y * t - 0.5 * g * t^2

穿透伤害 Damage = Damage0 * PenetrationFactor(Material)

延迟补偿 P_corrected = P + V * Δt

伤害计算 Damage = BaseDamage * HitMultiplier(BodyPart) * DistanceFactor

三、网络同步与一致性实现要点

随机种子同步:客户端和服务器用同一随机种子,保证散射一致。时间戳/快照:服务器保存历史快照,回溯判定命中。只同步事件:只同步射击事件和命中结果,减少带宽。客户端预测/服务器修正:客户端先行显示,服务器结果回来后修正。

四、工程实践建议

性能优化:射线投射用LayerMask过滤,减少无关碰撞。公平性:所有命中、伤害最终以服务器判定为准。防作弊:服务器验证所有射击参数,检测异常行为。体验优化:本地立即反馈,减少感知延迟。

五、简化流程图

玩家输入 → 客户端采集参数/本地反馈 → 计算散射/后坐力 → 射线/子弹模拟 →

本地命中判定 → 发送射击事件到服务器 → 服务器回溯快照/权威判定 →

同步命中结果 → 客户端修正/显示最终反馈

六、参考资料

Valve: Source Multiplayer NetworkingGDC: Lag Compensation in Networked GamesUnity官方文档:射线投射与物理


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