通过吃鸡了解游戏的战斗系统（二）：枪械的物理设计

上一期借助吃鸡，介绍了TPS类射击游戏的一些设计元素，如果没看过上期文章的，请点击查看《通过吃鸡了解游戏的战斗系统（一）》

这一期，我们来讲一讲关于射击类游戏通用的设计——枪械的物理设计。

一、物理引擎

一般来说，TPS类游戏可以归属在3D游戏之内。为了更好的呈现游戏世界的真实性，提供更好的游戏代入感。TPS类型的游戏都会使用物理引擎来进行游戏的制作。

丨什么是物理引擎呢？

物理引擎通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式来计算运动、旋转和碰撞反映。为每个游戏使用物理引擎并不是完全必要的—简单的“牛顿”物理（比如加速和减速）也可以在一定程度上通过编程或编写脚本来实现。然而，当游戏需要比较复杂的物体碰撞、滚动、滑动或者弹跳的时候（比如赛车类游戏或者保龄球游戏），通过编程的方法就比较困难了。

除了大面碰撞或一些常见的物理效果外，射击类游戏，还有很多需要深入计算的物理现象，比如后坐力、子弹弹道等等这些物理计算如果借助物理引擎，单纯的靠代码编辑无疑是很难的。


目前常用的物理引擎有：

寒霜

Unity 3D

虚幻4

CryeEgine3

二、射击游戏中的物理特性

射击游戏中牵扯到大量的物理特性。如果以科学的态度来说这事儿，那可以写好几本物理书。所以我们这里只按照作为游戏化方式处理过后易于上手、又保留一定真实性的做法，来分析其中涉及到的物理特性。

2.1后坐力

枪械发射时子弹壳同样受到火药气体的压力，从而推动枪机后坐，后坐的枪机撞击和枪托相连的机框，从而产生后坐力，因此理论上口径越大，撞击越猛，后坐越强，但是枪在设计时有缓冲机构，可以延长撞击时间从而减低后坐力，同时，高效的枪口制退器同样可以减小后坐力（原理类似火箭向后喷气），所以，后坐力的大小和口径有关，但枪械本身的结构设计影响更大。

在连续发射子弹的状态下，因为枪的威力，产生了一定的反作用力，这种作用力会使持枪不稳，造成射击精度不够。

我用几张图来说明不同枪械的后坐力：


下图是猎枪或者说是霰弹枪的后坐力慢镜头：


下图是我武警特战人员，用手枪速射的效果。


根据上面几张图，可以看到不同的枪械，拥有不同的后坐力。

而在游戏中，要保留这种特性，但是又不能太过于真实让用户难以操作。所以会进行一定的弱化。

那么在游戏中，会弱化到什么程度呢？可以参考下图手枪的后坐力优化效果。


在连续射击时，枪械的后坐力才会有明显的体现，这时会出现控制不住的情况，感觉枪口不听话，很难打中人。

而这时，射击类游戏中的技巧“压枪”就出现了。

丨什么是压枪？

压枪的意思是当枪支连射后坐力变大时，使用拖动鼠标地方法控制好弹道尽量打在一个目标上。

每个射击游戏枪械的后坐力是完全不同的，需要在游戏时多多练习和习惯。一般压枪需要先习惯点射的子弹散布，再熟悉连射的子弹散布，根据这些数据，我们针对性的去压枪。

通过练习，可以做到将散布不均匀的弹道控制在一个密集的区域内，更好的对敌人造成有效的伤害。

在绝地求生中，某一武器在连续射击时，子弹分布如下图所示：

压枪之前，连续射击弹道分布成了一条直线：


压枪之后，控制在了一个区域内：


而枪械的后坐力跟枪管长度、枪身质量、子弹出膛速度、子弹质量、口径、枪托形状等等一系列参数有关，我们就不展开讨论了。

在研发类似的游戏时，大多通过多次的模拟调整，通过正态分布的办法，来设计弹道散布的范围。

2.2子弹弹道

子弹弹道分为内弹道与外弹道。我们这里只简单说明外弹道。

外弹道主要是讨论弹头飞出枪口后，影响其飞行的各种因素。

任何在地球上的物体，都会受到地心引力的影响。弹头一出枪口，加速就停止了。引力会将弹头往地面拉。所以任何弹头的飞行路线都是弧形的。如果枪管与地面平行，弹头永远不会和枪管延长线的任何一点交会。所以，枪管都是微微朝上的。

下图是一张G3步枪的弹道图，大家可以直观的理解弹道的含义。


红线：视线

黑线：子弹轨迹

因此，在设计枪械的弹道时，可以参考如下的计算公式，来计算弹丸的弹道曲线（不考虑空气阻力）

s=ut+1/2at2

其中：

s＝distance（距离）

u＝initial velocity（弹丸初速）也写成Muzzle velocity

a＝acceleration（加速度）

t＝time passed（时间）

如上图可以看出，在子弹射出后，距离越远，其子弹下坠的幅度越大，所以要打中远距离的目标就需要抬高枪口，增加射击角度，用以命中目标，这就是“归零点”。


在大部分游戏中，很少有做的与现实相似的情况，大部分弹道屈居于平直，让玩家更好操作。而做的趋近于真实的游戏，更多的是面相军迷等专业的爱好者。比如《狙击精英》系列。

总结

射击游戏中核心的系统设计就讲解完了。主要是科普一些制作的原理与技巧。其实当一名游戏设计师并没有那么简单。

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