Godot 学习 04——Viewport 和 Collision

关于视图，碰撞的二三事。这里学的内容不多……

关于视图

https://docs.godotengine.org/en/stable/tutorials/2d/2d_transforms.html#canvas-transform

Viewport，CanvasItem，CanvasLayer

Viewport 就是进行绘制的地方，CanvasItem 即是要绘制的东西，CanvasLayer 则用于分层绘制。

Viewport 可以嵌套，但这里只考虑单 Viewport 的情况。实际上，游戏的操作系统窗口就是 Viewport，它负责绘制它的直接和间接的 CanvasItem 子节点（当然，这不是说 CanvasItem 就无法超出 Viewport 的范围了，实际上，总是超出的，比如卷轴动作游戏，肯定左边右边会超出一大堆，只是转换镜头）。

Viewport 有一个 canvas_transform 属性，它是一个 Transform2D，用来对所有 CanvasItem 进行转换。如果要做镜头抖动，缩放等效果，通常操作这个属性会更加方便。

但我们不想所有东西都被这个变换影响——比如我想做一个视差的背景（远景变化慢，近景变化快以突出立体感），然后这时候抖动，我希望只是近景抖动；比如缩放的时候，我不希望 UI 也跟着缩放；比如做个场景切换之间的动画，不想 UI 也被这个动画影响……

这时候就引入了 CanvasLayer——CanvasLayer 自己持有自己的变换，因此互相之间的变换不会被干涉。

CanvasLayer 几乎也可以认为是绘图的根本——它的子节点依赖 CanvasLayer 的 transform，而 CanvasLayer 的 transform 不依赖 viewport 的 canvas_transform。不像普通的节点会依赖父节点的 transform，CanvasLayer 自己是“fixed”的。这里或者也可以说，Viewport 也内涵一个 CanvasLayer。

一般来说，绘制顺序是根据节点在 Scene 树中出现的顺序。但 CanvasLayer 和 Viewport 会设置自己下面的 CanvasItem 的绘制层级，使用数字表示，数字越大的越靠前。Viewport 的层级默认是 0，多个 CanvasLayer 可以有相同的绘制层级，这时候它们下面的元素的绘制顺序是不确定的。

同一个层级中，则可以通过 z-index 控制顺序；但绘制层级是比 z-index 更优先的。

Camera

Viewport 可以和一个 Camera 绑定，以方便进行镜头平移操作。CanvasLayer 不能和镜头绑定，没意义。镜头也不会改变 CanvasLayer 的显示。所以这里不要把镜头当作特别重要的东西，实际上镜头完全是可以不要的，始终使用 canvas_transform 也是可以的。

2D 的镜头使用 Camera2D。它继承 Node2D，其中 position 属性可用，rotation 属性需要配置 Ignore Rotation 为 false（以支持滚转），Camera2D 自己有 offset 和 zoom 属性。显然 offset 可以很方便做动画——平常我一直用 position，然后角色被打了我把 offset 摇一摇。

也有所谓的 ParallaxBackground，一个 Viewport 要有一个 ParallaxBackground，它会和 Camera2D 协同作用来提供视差背景。

各种变换

https://docs.godotengine.org/en/stable/tutorials/2d/2d_transforms.html。

下面不考虑 Subviewport 和 Window 等玩意儿，因为文档没提，我现在也没能力自己去研究。

首先我们知道，CanvasItem 是被绘制的对象，所以从它开始研究。CanvasItem 虽然是虚类，但是规定了方法 get_transform，因此认为是可以变换的，可以从它开始。

CanvasItem 有自己的变换，而必定直接或间接属于一个 Canvas Layer（这里认为 Viewport 也是 CanvasLayer），而 Canvas Layer 有自己的变换。

Viewport 处 Canvas Transform（Viewport 作为 Canvas Layer 时持有的变换）之外，也有一个变换，称为 Global Canvas Transform，它会应用给所有 Canvas Layer，这个主要是在 Godot 内部使用。

然后是一个 Stretch transform——顾名思义，拉伸，根据长宽比配置去放大缩小内容。

最后是一个 Window transform——为了适应操作系统的窗口可以任意调整，这个变换可以在两侧或上下加黑边以保证长宽比。

根据上图，一个 CanvasItem 的本地坐标，称为 Item 坐标，根据这个 CanvasItem 自己的变换反向操作，就能得到它父 CanvasItem 的坐标；反复操作，直到父节点是 Canvas Layer，这时候的坐标就是 Canvas 坐标。这个坐标可能是最常用到的。

Canvas 自己也有一个 transform（对 canvasLayer 是 transform，对 viewport 是 canvas_transform），再反向操作，便得到了 Viewport 坐标。

使用这里的 Viewport 坐标基本上已经顶天了，所以不再研究了！再往上跑就跑到这个显示器上的坐标了。

这里只需注意到，Canvas 的 transform 是直接相对于 Viewport 的，和 Canvas 之间的嵌套关系无关。

物理

https://docs.godotengine.org/en/stable/tutorials/physics/physics_introduction.html

上面 CanvasLayer 的 transform 让人有个错觉，以为改变了视角就是改变了世界，这是错误的。Canvas 的 transform 只影响元素的视觉呈现，元素的物理坐标，即在World2D中的实际坐标，是没有被改变的，这个坐标是无视 Canvas 的 transform 的。

这里说的实际坐标，后面称为物理坐标吧，一般获取它是没啥意义的，因为 Godot 自己把细节都处理好了，使用者只需要绘制碰撞形状，然后使用相关信号去查看碰撞即可。

说到物理 Physic，实际上就是在说碰撞 Collision。即使是俯视角的游戏（没有重力），也会谈到所谓的物理。Godot 提供了多种碰撞对象以提供碰撞检测和响应：

1. Area2D，它检测是否有碰撞物体进来和离开该区域，通常用在检查点要检查固定空间是否有东西进来等情况，它只检测，不作用其它物体；Area2D 也可以控制特定区域的物理属性。
2. StaticBody2D，只影响其它物体，但不被影响（即只能通过代码控制），比如关卡的地面，物体等，但它能配置一个固定的线速度、角速度，所以移动平台也可以用它
3. RigidBody2D，影响和被影响，就像现实中的物体；基于物理的敌人可以归到此类；要影响 RigidBody2D，不是去直接设置它的变换，而是给它施加力，然后让物理引擎处理剩下的。
4. CharacterBody2D，能够有碰撞检测，但不会被物理引擎操作，支持手动控制移动，主角的话就该用 CharacterBody2D；需要控制巡逻路线等的敌人也可用它。

StaticBody2D 和 RigidBody2D 可以通过 PhysicsMaterial 定义相关物理属性，如摩擦力和弹力等。

Godot 的物理处理的频率是固定的，默认配置是一秒 60 次，在物理 tick 中执行的代码称作 physic 处理，即_physic_process，它按固定频率执行，否则称为 idle 处理，即_process，它尽可能快（每一帧）地执行。

RigidBody2D 的诸多性质都是交给引擎计算的，如果直接设置它的属性，包括位置，线速度等，都可能会导致奇怪的情况；但它有一个回调_integrate_forces()，在其中修改它的属性是安全的。

……更具体的在实践中学，这里只知道有几种类型即可。

Collision Layer, Mask

有所谓的碰撞层和碰撞蒙版——碰撞体总是在特定碰撞层中，默认是层 1，碰撞体能通过蒙版配置要扫描哪些碰撞层上的碰撞体（不扫描的层就不会被它影响），默认是层 1。

这就是说，一个碰撞体只能被它的蒙版的碰撞层上的碰撞体影响，注意这里只能配置它被谁影响，不能配置它影响谁。比如，物体 a 在层 1，物体 b 在层 2，如果 a 不配置 mask，b 配置 mask 为 1，则 a 会影响 b，而 b 不会影响 a；如果 a 配置 mask 为 2，b 配置 mask 为 1，则它们会互相影响。