【Unity入门】详解Unity中的射线与射线检测

前言
一、射线的创建方法
二、射线检测
- 1、Raycast()
- - Raycast()不使用射线Ray
  - Raycast()使用射线Ray
- 2、RaycastAll()
- - 使用射线Ray
  - RaycastAll() 不使用射线Ray
- 3、射线的碰撞信息
三、示例
四、具体使用场景
射线的调试方法
- 1、Debug.DrawLine()
- 2、Debug.DrawRay
- 利用Gizmos

前言

碰撞检测可以帮助我们实现诸如抵达某个地点自动触发剧情、判断子弹是否击中玩家等功能，但我如果想要实现如当鼠标悬浮某个人物上，自动弹出该人物信息，要如何判断呢？这时使用碰撞检测，从摄像机生成一个透明碰撞体朝着人物移动，等碰撞到了人物再弹出该人物信息？会不会太繁琐了。或许你又会想，若我直接生成一个足够长的透明碰撞体呢，是不是在创建的那一刻就可以触发该人物的弹出信息逻辑？没错这样的确可以，而这就是射线！不过是把无限长的透明碰撞体变为了无限长的一条线，仅此而已。

一、射线的创建方法

常用的直线射线类型用类型Ray表示，Ray包含了起点origin 跟方向direction的定义，起点和方向都用Vector3类型表示，前者是一个坐标，后者是一个表示方向的向量。

Vector3 origin = transform.position;
Vector3 direction = Vector3.down;
Ray ray = new Ray(origin, direction);

二、射线检测

在游戏中发射一条射线，最常用的是Physics.Raycast()和Physics.RaycastAll()，前者只能检测一个碰撞体而被返回，后者可以一起检测多个碰撞体。如果使用 Physics.RaycastAll() 进行多次射线投射，将返回一个 RaycastHit[] 数组，其中包含所有射线与场景中对象的交互信息。这在需要获取所有碰撞点信息的情况下很有用。

1、Raycast()

从某个初始点开始，沿着特定的方向发射一条不可见且无限长的射线，通过此射线检测是否有任何模型添加了Collider碰撞器组件。一旦检测到碰撞，停止射线继续发射。

Raycast()不使用射线Ray

public static bool Raycast (Vector3 origin, Vector3 direction, out RaycastHit hitInfo, float maxDistance, int layerMask, QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction);

参数：

origin：射线在世界坐标系中的起点。
direction：射线的方向。
hitInfo：如果返回 true，则 hitInfo 将包含有关最近的碰撞体的命中位置的更多信息。（另请参阅：RaycastHit）。
maxDistance：射线应检查碰撞的最大距离。（可选，不写默认无限长）
layerMask：层遮罩，用于在投射射线时有选择地忽略碰撞体。（可选，不写默认检测所有层）
queryTriggerInteraction：指定该查询是否应该命中触发器。可以通过指定 queryTriggerInteraction 来控制是让触发碰撞体生成命中效果，还是使用全局 Physics.queriesHitTriggers 设置。

返回
bool 当光线与任何碰撞体相交时，返回 true，否则返回 false

Raycast()使用射线Ray

public static bool Raycast (Ray ray, out RaycastHit hitInfo, float maxDistance= Mathf.Infinity, int layerMask= DefaultRaycastLayers, QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction= QueryTriggerInteraction.UseGlobal);

参数：

ray 光线的起点和方向。
hitInfo：如果返回 true，则 hitInfo 将包含有关最近的碰撞体的命中位置的更多信息。（另请参阅：RaycastHit）。
maxDistance 射线应检查碰撞的最大距离。（可选，不写默认无限长）
layerMask 层遮罩，用于在投射射线时有选择地忽略碰撞体。（可选，不写默认检测所有层）
queryTriggerInteraction 指定该查询是否应该命中触发器。

返回
bool 当光线与任何碰撞体相交时，返回 true，否则返回 false

Physics.Raycast 更多详情

2、RaycastAll()

使用射线Ray

public static RaycastHit[] RaycastAll (Ray ray, float maxDistance= Mathf.Infinity, int layerMask= DefaultRaycastLayers, QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction= QueryTriggerInteraction.UseGlobal);

参数：

ray 光线的起点和方向。
maxDistance 从射线起点开始，允许射线命中的最大距离。（可选，不写默认无限长）
layerMask 层遮罩，用于在投射射线时有选择地忽略碰撞体。（可选，不写默认检测所有层）
queryTriggerInteraction 指定该查询是否应该命中触发器。

返回
RaycastHit[] RaycastHit 对象的数组。注意，这些结果的顺序未定义。

描述
向场景中投射射线并返回所有命中对象。注意，这些结果的顺序未定义。

RaycastAll() 不使用射线Ray

public static RaycastHit[] RaycastAll (Vector3 origin, Vector3 direction, float maxDistance= Mathf.Infinity, int layerMask= DefaultRaycastLayers, QueryTriggerInteraction queryTriggerInteraction= QueryTriggerInteraction.UseGlobal);

参数

origin 射线在世界坐标系中的起点。
direction 射线的方向。
maxDistance 从射线起点开始，允许射线命中的最大距离。（可选，不写默认无限长）
layermask 层遮罩，用于在投射射线时有选择地忽略碰撞体。（可选，不写默认检测所有层）
queryTriggerInteraction 指定该查询是否应该命中触发器。

Physics.RaycastAll 更多详情

3、射线的碰撞信息

我们再重点讲讲第三个参数RaycastHit，若没有这个参数，我们的返回值仅仅只是“是否碰到了物体”，而无法确定碰撞点在哪，也不知道碰撞体是哪一个。射线检测其实有着非常丰富的碰撞信息，如可以获得其碰撞坐标，信息，以及法线。这些丰富的信息都被保存在RaycastHit结构体中。

综合用法演示如下：

//声明变量，用于保存信息
RaycastHit hitInfo;
//发射射线，起点是当前物体位置，方向是世界前方
if(Physics.Raycast(transform.position,Vector3.forward,out hitInfo))
{//如果碰到物体，运行此处，返回的是bOOl值//获取碰撞点坐标Vector3 point = hitInfo.point;//获取对方碰撞体组件Collider coll = hitInfo.collider;//获取对方的Transgorm组件Transform trans = hitInfo.transform;//获取对方的物体名称string name = hitInfo.collider.name;//获取碰撞点的法线向量Vector3 normal = hitInfo.normal;
}

注意，2D游戏跟3D游戏获取碰撞体的方式有些不一样，具体对比如下

//声明变量，将碰撞信息直接赋值给变量
RaycastHit2D hitInfo=Physics2D.Raycast(transform.position,Vector3.forward);
//发射射线，起点是当前物体位置，方向是世界前方
if(hitInfo.collider != null)
{//如果检测的碰撞体不为空，运行此处。//获取碰撞点坐标Vector3 point = hitInfo.point;//获取对方碰撞体组件Collider coll = hitInfo.collider;//获取对方的Transgorm组件Transform trans = hitInfo.transform;//获取对方的物体名称string name = hitInfo.collider.name;//获取碰撞点的法线向量Vector3 normal = hitInfo.normal;
}

三、示例

//第一个简单小栗子void Update(){Ray ray = new Ray(transform.position, transform.forward);//声明一个Ray结构体，用于存储该射线的发射点，方向RaycastHit hitInfo;//声明一个RaycastHit结构体，存储碰撞信息if (Physics.Raycast(ray, out hitInfo)){Debug.Log(hitInfo.collider.gameObject.name);//这里使用了RaycastHit结构体中的collider属性//因为hitInfo是一个结构体类型，其collider属性用于存储射线检测到的碰撞器。//通过collider.gameObject.name，来获取该碰撞器的游戏对象的名字。}}

//第二个简单小栗子void Update(){RaycastHit hitInfo;if (Physics.Raycast(transform.position, transform.forward, out hitInfo)){Debug.Log(hitInfo.collider.gameObject.name);}}

四、具体使用场景

当使用 RaycastHit 类进行射线投射时，有许多不同的使用场景，包括检测碰撞、拾取物体、瞄准检测、物体高亮等。在以下每个场景示例中，我将向您展示如何使用 RaycastHit，并加入一些粒子效果（“lizi”，即粒子效果在中文中的写法）来增强可视化效果。

检测碰撞并发射粒子：
在这个场景中，我们将使用射线投射来检测是否与一个可交互的对象发生碰撞，然后在碰撞点发射一些粒子效果。

using UnityEngine;public class RaycastCollisionExample : MonoBehaviour
{public ParticleSystem collisionParticles; // 粒子效果void Update(){Ray ray = new Ray(transform.position, transform.forward);RaycastHit hitInfo;if (Physics.Raycast(ray, out hitInfo)){// 碰撞点发射粒子效果if (collisionParticles != null){collisionParticles.transform.position = hitInfo.point;collisionParticles.Play();}Debug.Log("碰撞对象：" + hitInfo.collider.gameObject.name);}}
}

在这个示例中，我们在碰撞点发射了一个粒子效果，从而在用户与可交互对象发生碰撞时产生视觉效果。

物体拾取与交互：
在这个场景中，我们将使用射线投射来检测是否与一个可拾取的物体发生碰撞，然后可以将物体拾取并交互。

using UnityEngine;public class ObjectPickupExample : MonoBehaviour
{private Transform pickedObject = null; // 当前拾取的物体void Update(){Ray ray = new Ray(transform.position, transform.forward);RaycastHit hitInfo;if (Physics.Raycast(ray, out hitInfo)){// 拾取物体if (Input.GetKeyDown(KeyCode.E)){if (hitInfo.collider.CompareTag("Pickable")){pickedObject = hitInfo.collider.transform;Debug.Log("拾取了：" + pickedObject.name);}}// 交互if (Input.GetKeyDown(KeyCode.F)){if (pickedObject != null){Debug.Log("与 " + pickedObject.name + " 进行了交互。");}}}}
}

在这个示例中，我们使用 Input.GetKeyDown(KeyCode.E) 来拾取与射线相交的可拾取物体，并使用 Input.GetKeyDown(KeyCode.F) 来与拾取的物体进行交互。

物体高亮效果：
在这个场景中，我们将使用射线投射来检测是否与一个物体发生碰撞，然后在碰撞对象上显示一个高亮的粒子效果。

using UnityEngine;public class ObjectHighlightExample : MonoBehaviour
{public ParticleSystem highlightParticles; // 高亮粒子效果private Transform lastHighlightedObject = null; // 上一个高亮的物体void Update(){Ray ray = new Ray(transform.position, transform.forward);RaycastHit hitInfo;if (Physics.Raycast(ray, out hitInfo)){// 高亮物体if (hitInfo.collider.CompareTag("Highlightable")){if (lastHighlightedObject != hitInfo.collider.transform){if (lastHighlightedObject != null){highlightParticles.Stop();}lastHighlightedObject = hitInfo.collider.transform;highlightParticles.transform.position = lastHighlightedObject.position;highlightParticles.Play();}}else if (lastHighlightedObject != null){highlightParticles.Stop();lastHighlightedObject = null;}}}
}

在这个示例中，我们使用高亮粒子效果来显示玩家当前所指的物体。粒子效果在物体上播放和停止，从而实现高亮效果。

通过鼠标点击的位置获取与射线碰撞的物体

    private void Update(){if (Input.GetMouseButtonDown(0)){/*判断鼠标是否点击在UI上*/if (EventSystem.current.IsPointerOverGameObject() == false){/*通过鼠标位置获取射线*/Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);/*用于存储射线投射操作的结果*/RaycastHit hit;/* Physics.Raycast参数：* 射线在世界坐标系中的起点、* 射线的方向和存储射线投射操作的结果、* 射线应检查碰撞的最大距离、* 层遮罩，用于在投射射线时有选择地忽略碰撞体*/bool isCpllider = Physics.Raycast(ray, out hit, 1000, LayerMask.GetMask("MapCobe"));if (isCpllider){/*得到点击的MapCude*/GameObject mapCude = hit.collider.gameObject;Debug.Log("成功");}}}}

注意：Collider组件中Is Trigger选项的开关并不影响射线检测! 对了还有一个参数，写在Raycast末尾，QueryTriggerInteraction（指定该射线是否应该命中触发器），上面我说过Is Trigger选项的开关不影响射线检测，但是前提是QueryTriggerInteraction该参数设置为检测触发器了，你也可以将该参数设置为仅对碰撞器进行检测，这个参数可以全局设置。对于射线投射起点位于碰撞体内的情况，Raycast 不会检测到碰撞体。在所有这些示例中，都使用了 FixedUpdate 而不是 Update。请参阅事件函数的执行顺序，以了解 Update 与 FixedUpdate 的区别，以及它们与物理查询的关系。

射线的调试方法

利用Debug调试

在游戏开发中，射线的调试方法非常重要，可以将看不见的射线以可视化的形式表现出来，方便我们查看数据是否正确。这个方法是使用Debug.DrawLine()函数和Debug.DrawRay()

1、Debug.DrawLine()

public static void DrawLine (Vector3 start, Vector3 end, Color color= Color.white, float duration= 0.0f, bool depthTest= true);

参数:

start 应作为该直线起始点的世界空间中的点。
end 应作为该直线结束点的世界空间中的点。
color 该直线的颜色。
duration 该直线的可见长度应为多长。
depthTest 该直线是否应被靠近此摄像机的对象遮挡？

描述
在指定的起始点与结束点之间绘制一条直线。
当游戏正在运行并且启用辅助图标绘图时，将在 Editor 的游戏视图中绘制直线。当直线在游戏视图中可见时，还会在场景中绘制该直线。让游戏运行并显示直线。切换到场景视图，该直线将可见。
duration 是在第一次显示该直线后该直线可见的时间长短（单位为秒）。如果持续时间为零，则该直线仅显示一帧。

注意：这仅用于调试播放模式。应改用 Gizmos.Drawline 或 Handles.DrawLine 来绘制 Editor 辅助图标。
Debug.DrawLine 更多详情

2、Debug.DrawRay

public static void DrawRay (Vector3 start, Vector3 dir, Color color= Color.white, float duration= 0.0f, bool depthTest= true);

参数：

start 应作为该射线起始点的世界空间中的点。
dir 该射线的方向和长度。
color 绘制的直线的颜色。
duration 该直线的可见时长（单位为秒）。
depthTest 该直线是否应被靠近此摄像机的其他对象遮挡？

描述
在世界坐标中绘制一条从 start 到 start + dir 的直线。
duration 参数确定在绘制该直线所在的帧之后该直线可见时长。如果持续时间为 0（默认值），则该直线被渲染 1 帧。
如果将 depthTest 设置为 true，则该直线将被此场景中更靠近摄像机的其他对象遮挡。将在该 Editor 的场景视图中绘制该直线。如果在游戏视图中启用了辅助图标绘图，则在该视图中也将绘制该直线。

Debug.DrawRay 更多详情

效果图可以看上面，都有涉及使用到。需要说明的是在默认的情况下，该辅助线仅在编辑器的场景窗口可见，如果要在game窗口看到，则需要单机Game窗口右上角的Gizmos开关。

利用Gizmos

调用OnDrawGizmos()函数或OnDrawGizmosSelected，它们同样都可以用来绘制辅助图标。区别在于

函数OnDrawGizmos（）在程序一运行就执行，之后每帧都在执行，

函数OnDrawGizmosSelected（）在鼠标点击到脚本挂载的物体的身上的时候运行，不管有多少父类对象，它都会执行。

这里推荐使用OnDrawGizmosSelected（）

范例如下

  private void OnDrawGizmosSelected(){Gizmos.DrawLine(Vector3 from, Vector3 to);Gizmos.DrawRay((Vector3 from, Vector3 direction);}

可在scence窗口查看辅助线，同样想在game窗口可以看到，则需要单机Game窗口右上角的Gizmos开关。