74 Глава 3. Добавляем в игру врагов и снаряды
3.3. Базовый искусственный интеллект для перемещения по сцене
Статичная цель не очень интересна, поэтому давайте напишем код, который заставит врагов перемещаться по сцене. Такой код является одним из простейших примеров искусственного интеллекта (Artificial Intelligence, AI). Этот термин относится к сущностям, поведение которых контролируется компьютером. В данном случае такой сущностью служит враг в нашей игре, но в реальной жизни это может быть, например, робот.
3.3.1. Диаграмма работы базового искусственного интеллекта
Существует множество подходов к реализации искусственного интеллекта (это одна из основных областей исследований ученых, работающих в области теории вычислительных машин и систем), но для наших целей подойдет достаточно простой вариант. По мере накопления опыта и усложнения создаваемых вами игр вы, скорее всего, захотите познакомиться с другими способами реализации AI. Но пока мы ограничимся процессом, показанным на рис. 3.5.
Ша 1:
Н
Ша 2: Б а а
а
Ша 3:
О •
Ша 4: В • а •а• а а,
• а а 1
Рис. 3.5. Базовый искусственный интеллект: циклический процесс движения вперед
собходом препятствий
Вкаждом кадре код искусственного интеллекта сканирует окружающее пространство, чтобы определить свое дальнейшее поведение. Если на пути появляется препятствие, враг меняет направление движения. При этом независимо от поворотов он неуклонно двигается вперед. В итоге враг будет в разных направлениях ходить по комнате, непрерывно перемещаясь вперед и поворачиваясь, чтобы не сталкиваться со стенами.
3.3. Базовый искусственный интеллект для перемещения по сцене 75
Сам код будет иметь знакомый вам вид, так как движение врагов вызывают те же команды, что и движение игрока. Кроме того, в коде вы снова увидите метод бросания луча, но уже в другом контексте.
3.3.2. «Поиск» препятствий методом бросания лучей
Как вы узнали во введении к данной главе, бросание луча представляет собой прием, позволяющий решать различные задачи трехмерного моделирования. Первым делом на ум приходит имитация выстрелов, но кроме того, этот прием позволяет сканировать окружающее пространство. А так как в данном случае нам требуется решить именно эту задачу, код испускания лучей попадет в наш код для AI.
Раньше мы создавали луч, который брал начало из камеры, так как именно она служит глазами игрока. На этот раз луч будет начинаться в месте расположения врага. В первом случае луч проходил через центр экрана, теперь же он будет распространяться перед персонажем, как показано на рис. 3.6. Затем аналогично тому, как код стрельбы использовал информацию из структуры RaycastHit, чтобы определить, поражена ли какая-нибудь цель и где она находится, код AI задействует эту же информацию, чтобы определить наличие препятствия по ходу движения и расстояние до этого препятствия.
Ва а а AI а
, а а .
Ва а а
, а
Рис. 3.6. Обнаружение препятствий методом бросания луча
Основным различием между лучом, бросаемым в случае выстрела, и лучом в коде AI является радиус распознаваемого пространства. При стрельбе мы обходились бесконечно тонким лучом, в то время как у луча для AI будет большое сечение. Соответственно, мы воспользуемся методом SphereCast() вместо метода Raycast(). Все дело в том, что пули имеют маленький размер, в то время как, проверяя наличие препятствий перед персонажем, мы должны учитывать ширину самого персонажа.
Создайте сценарий с именем WanderingAI и присоедините его к целевому объекту (вместе со сценарием ReactiveTarget). Введите в него код из следующего листинга. Запустите код, и вы увидите, как враг перемещается по комнате; при этом вы можете выстрелить в него, и он среагирует на попадание так же, как и раньше.
76 Глава 3. Добавляем в игру врагов и снаряды
Листинг 3.7. Базовый сценарий WanderingAI
using UnityEngine;
using System.Collections;
public class WanderingAI : MonoBehaviour {
public float speed = 3.0f; ¬ Значения для скорости движения и расстояния, с которого
public float obstacleRange = 5.0f; |
начинается реакция на препятствие. |
||
void Update() { |
|
Непрерывно движемся вперед в каждом |
|
transform.Translate(0, 0, speed * Time.deltaTime); ¬ |
|||
кадре, несмотря на повороты. |
|||
Луч находится в том же положе-
Ray ray = new Ray(transform.position, transform.forward); ¬ нии и нацеливается в том же
RaycastHit hit; |
|
направлении, что и персонаж. |
|
if (Physics.SphereCast(ray, 0.75f, out hit)) { ¬ |
Бросаем луч с описанной |
||
if (hit.distance < obstacleRange) { |
|
вокруг него окружностью. |
|
Поворот с наполовину случайным |
|||
float angle = Random.Range(-110, 110); ¬ |
|||
transform.Rotate(0, angle, 0); |
выбором нового направления. |
|
|
} |
|
} |
|
}
}
В листинге появилась пара новых переменных. Одна — для скорости движения врага,
авторая — для расстояния, на котором враг начинает реагировать на препятствие. Затем мы добавили внутрь метода Update() метод Translate(), обеспечив непрерывное движение вперед (в том числе воспользовавшись переменной deltaTime для движения, не зависящего от частоты кадров). Кроме того, в метод Update() помещен код бросания луча, во многом напоминающий написанный нами ранее сценарий поражения целей. В данном случае прием бросания луча применяется для осмотра сцены,
ане для стрельбы. Луч создается на базе положения врага и направления его движения, а не на базе камеры.
Как уже упоминалось, для расчета траектории луча применяется метод Physics. SphereCast(), в качестве параметра принимающий радиус окружности, в пределах которой будут распознаваться пересечения. Во всех же прочих отношениях он аналогичен методу Physics.Raycast(). Сходство наблюдается в способе получения информации о столкновении луча, способе проверки пересечений и применении свойства distance, гарантирующего, что враг среагирует только тогда, когда приблизится к препятствию.
Как только враг окажется перед стеной, код поменяет направление его движения наполовину случайным образом. Я использую словосочетание «наполовину случайным», так как значения ограничены минимумом и максимумом, имеющими смысл в данной ситуации. Мы прибегаем к методу Random.Range(), которым Unity позволяет получить случайное значение в указанном диапазоне. В нашем случае ограничения немного превышают величины поворота влево и вправо, что дает персонажу возможность развернуться на достаточный угол, чтобы избежать препятствия.
3.3.3. Слежение за состоянием персонажа
Текущее поведение врага имеет один недостаток. Движение вперед продолжается даже после попадания в него пули. Ведь метод Translate() запускается в каждом кадре вне зависимости от обстоятельств. Внесем в код небольшие изменения,
3.3. Базовый искусственный интеллект для перемещения по сцене 77
позволяющие следить за тем, жив персонаж или мертв. Говоря техническим языком, мы хотим отслеживать «живое» состояние персонажа. Код, по-разному реагирующий на разные состояния, представляет собой паттерн, распространенный во многих областях программирования, а не только в AI. Более сложные реализации этого паттерна называются конечными автоматами.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ Конечным автоматом (Finite State Machine, FSM) называется структура кода, в которой отслеживается текущее состояние объекта, существуют четко определенные переходы между состояниями и код ведет себя по-разному в зависимости от состояния.
Разумеется, речь о настоящей реализации конечного автомата не идет, но нет ничего странного в том, что при обсуждении искусственного интеллекта упоминаются основы FSM. Конечный автомат обладает множеством состояний для различных вариантов поведения сложного искусственного интеллекта, в случае же базового искусственного интеллекта достаточно отследить, жив персонаж или уже нет. В следующем листинге в начальную часть сценария добавляется логическая переменная _alive, значение которой будет периодически проверяться в коде. Благодаря этим проверкам код движения запускается только для живого персонажа.
Листинг 3.8. Сценарий WanderingAI после добавления «живого» состояния
...
private bool _alive; ¬ Логическая переменная для слежения за состоянием персонажа.
void Start() {
_alive = true; ¬ Инициализация этой переменной.
}
void Update() {
if (_alive) { ¬ Движение начинается только в случае живого персонажа. transform.Translate(0, 0, speed * Time.deltaTime);
...
}
}
public void SetAlive(bool alive) { ¬ |
Открытый метод, позволяющий внешнему коду |
_alive = alive; |
воздействовать на «живое» состояние. |
|
|
} |
|
... |
|
Теперь сценарий ReactiveTarget может сообщить сценарию WanderingAI, в каком состоянии находится враг.
Листинг 3.9. Сценарий ReactiveTarget сообщает сценарию WanderingAI, когда наступает смерть
...
public void ReactToHit() {
WanderingAI behavior = GetComponent<WanderingAI>();
if (behavior != null) { ¬ Проверяем, присоединен ли к персонажу сценарий WanderingAI; он может и отсутствовать. behavior.SetAlive(false);
}
StartCoroutine(Die());
}
...