navmeshagent unity что это
NavMesh Agent
NavMeshAgent components help you to create characters which avoid each other while moving towards their goal. Agents reason about the game world using the NavMesh A mesh that Unity generates to approximate the walkable areas and obstacles in your environment for path finding and AI-controlled navigation. More info
See in Glossary and they know how to avoid each other as well as other moving obstacles. Pathfinding and spatial reasoning are handled using the scripting API of the NavMesh Agent.
Properties
| Property | Function |
|---|---|
| Agent Size | |
| Radius | Radius of the agent, used to calculate collisions A collision occurs when the physics engine detects that the colliders of two GameObjects make contact or overlap, when at least one has a Rigidbody component and is in motion. More info See in Glossary between obstacles and other agents. |
| Height | The height clearance the agent needs to pass below an obstacle overhead. |
| Base offset | Offset of the collision cylinder in relation to the transform pivot point. |
| Steering | |
| Speed | Maximum movement speed (in world units per second). |
| Angular Speed | Maximum speed of rotation (degrees per second). |
| Acceleration | Maximum acceleration (in world units per second squared). |
| Stopping distance | The agent will stop when this close to the goal location. |
| Auto Braking | When enabled, the agent will slow down when reaching the destination. You should disable this for behaviors such patrolling, where the agent should move smoothly between multiple points |
| Obstacle Avoidance | |
| Quality | Obstacle avoidance quality. If you have high number of agents you can save CPU time by reducing the obstacle avoidance quality. Setting avoidance to none, will only resolve collision, but will not try to actively avoid other agents and obstacles. |
| Priority | Agents of lower priority will be ignored by this agent when performing avoidance. The value should be in the range 0–99 where lower numbers indicate higher priority. |
| Path Finding | |
| Auto Traverse OffMesh Link | Set to true to automatically traverse off-mesh links. You should turn this off when you you want to use animation or some specific way to traverse off-mesh links. |
| Auto Repath | When enabled the agent will try to find path again when it reaches the end of a partial path. When there is no path to the destination, a partial path is generated to the closest reachable location to the destination. |
| Area Mask | Area mask describes which area types the agent will consider when finding a path. When you prepare meshes for NavMesh baking, you can set each meshes area type. For example you can mark stairs with special area type, and forbid some character types from using the stairs. |
Details
The agent is defined by an upright cylinder whose size is specified by the Radius and Height properties. The cylinder moves with the object but always remains upright even if the object itself rotates. The shape of the cylinder is used to detect and respond to collisions between other agents and obstacles. When the GameObject The fundamental object in Unity scenes, which can represent characters, props, scenery, cameras, waypoints, and more. A GameObject’s functionality is defined by the Components attached to it. More info
See in Glossary ’s anchor point is not at the base of the cylinder, you can use the Base Offset property to take up the height difference.
The height and radius of the cylinder are actually specified in two different places: the NavMesh bake settings and the properties of the individual agents.
Most often you set the size of the agent the same in both places. But, for example, a heavy soldier may have larger radius, so that other agents will leave more space around him, but otherwise he’ll avoid the environment just the same.
Реализация поиска путей для ИИ-агентов с помощью NavMesh
Следование по пути и управление движением
Иногда нам нужно, чтобы ИИ-персонажи бродили по игровому миру, следуя по грубо очерченному или точно заданному пути. Например в гоночной игре ИИ-противники должны ехать по дороге, а в RTS юниты должны уметь перемещаться в нужную точку, двигаясь по рельефу и учитывая положение друг друга.
Чтобы казаться умными, ИИ-агенты должны уметь определять, что они делают, и если не могут достичь нужной точки, то они должны уметь прокладывать наиболее эффективный маршрут и изменять свой путь, когда на пути появляются препятствия.
Избегание препятствий — это простое поведение, позволяющее ИИ-сущностям достигать целевых точек. Важно заметить, что поведение, реализуемое в этом посте, предназначается для таких поведений, как симуляция толпы, в которой основной целью каждого агента является избегание других агентов и достижение цели. Они не определяют наиболее эффективный и кратчайший путь.
Технические требования
Необходима версия Unity 2017, установленная в системе с Windows 7 SP1+, 8, 10 или с Mac OS X 10.9+. Код из данной статьи не будет работать на Windows XP и Vista, а серверные версии Windows и OS X не тестировались.
Файлы кода для этого поста можно найти на GitHub.
Чтобы изучить код в действии, посмотрите это видео.
Навигационный меш
Давайте узнаем, как использовать встроенный генератор навигационных мешей Unity, который может сильно упростить поиск путей для ИИ-агентов. На ранних этапах Unity 5.x функция NavMesh стала доступна всем пользователям, в том числе и с лицензиями personal edition, хотя раньше это была функция только для Unity Pro. Перед релизом 2017.1 система была обновлена, чтобы обеспечить рабочий процесс на основе компонентов, но поскольку для него требуется дополнительный скачиваемый пакет, который на момент написания статьи доступен только в preview-версии, мы будем придерживаться стандартного рабочего процесса на основе сцен. Не волнуйтесь, концепции обоих подходов похожи, и когда готовая реализация наконец доберётся до 2017.x, значительных изменений быть не должно.
Подробнее о системе компонентов NavMesh в Unity можно узнать на GitHub.
Теперь мы изучим все возможности, которые нам может предложить эта система. Для поиска путей ИИ сцена должна быть представлена в определённом формате; на 2D-карте используется двухмерная сетка (массив) для поиска путей алгоритмом A*. ИИ-агенты должны знать, где находятся препятствия, особенно статические. Работа с избеганием коллизий между динамически движущимися объектами — это другой вопрос, обычно называемый steering behavior (управлением движением). В Unity есть встроенный инструмент для генерации NavMesh, представляющий сцену в контексте, удобном для поиска ИИ-агентами оптимального пути к цели. Чтобы приступить к работе, откройте демо-проект и перейдите к сцене NavMesh.
Изучение карты
После открытия демо-сцены NavMesh она должна выглядеть, как на скриншоте:
Сцена с препятствиями и склонами
Это будет наша песочница для объяснения и тестирования функционала системы NavMesh. Общая схема похожа на игру в жанре RTS (real-time strategy). Мы управляем синим танком. Нажимайте на разные точки, чтобы танк двигался к ним. Жёлтый индикатор — это текущая цель танка.
Navigation Static
Во-первых, нужно сказать, что следует пометить всю геометрию в сцене, запекаемую в NavMesh, как Navigation Static. Вы уже могли встречаться с этим раньше, например, в системе карт освещения Unity. Сделать игровые объекты статическими очень просто, достаточно поставить флажок Static для всех их свойств (navigation, lighting, culling, batching и так далее), или воспользоваться раскрывающимся списком для конкретного указания свойств. Флажок находится в правом верхнем углу инспектора выбранных объектов.
Свойство Navigation Static
Это можно делать по отдельности для разных объектов или, если у вас есть встроенная иерархия игровых объектов, применить параметр к родительскому объекту, после чего Unity предложит применить его ко всем дочерним.
Запекание навигационного меша
Для всей сцены параметры навигации navmesh применяются с помощью окна Navigation. Это окно можно открыть, перейдя в панели меню к Window|Navigation. Как и любое другое окно, его можно отсоединить для свободного перемещения или закрепить. На наших скриншотах оно показано как закреплённая вкладка рядом с иерархией, но вы можете поместить это окно в любое удобное место.
Открыв окно, вы увидите отдельные вкладки. Это будет выглядеть примерно так:
В нашем случае на предыдущем скриншоте показана вкладка Bake, но в вашем редакторе может быть по умолчанию выбрана любая вкладка.
Давайте посмотрим на каждую из вкладок, начиная слева и двигаясь направо. Начнём со вкладки Agents, которая выглядит, как показано на скриншоте:
Если вы работаете над другим проектом, то можете обнаружить, что некоторые из настроек отличаются от тех, которые мы задали для примера проекта, показанного на скриншоте. В верхней части вкладки есть список, в который можно добавить новые типы агентов, нажав на кнопку +. Удалить дополнительных агентов можно, выбрав их и нажав на кнопку —. В окне в наглядной форме показано, что делают различные настройки при их изменении. Давайте посмотрим, что делает каждая из настроек:
Как видно на скриншоте, Unity предоставляет несколько типов областей, которые невозможно изменять: Walkable, Not Walkable и Jump. В дополнение к присвоению названий и созданию новых областей можно назначать этим областям стоимость перемещения по ним.
Области (Areas) служат двум целям: делают области доступными или недоступными для агента, а также помечают области как менее желательные с точки зрения затрат на перемещение. Например, вы можете разрабатывать RPG, в которой враги-демоны не могут заходить в области, помеченные как «освящённая земля». Также можно пометить некоторые области карты как «трясина» или «болото», которых агент будет избегать из-за высокой стоимости перемещения.
Третья вкладка Bake — наверно, самая важная. Она позволяет создавать сам NavMesh для сцены. Вам уже должны быть знакомы некоторые из параметров. Вкладка Bake выглядит так:
Параметры размера агента на этой вкладке определяют, как агенты будут взаимодействовать со средой, в то время как параметры во вкладке Agents управляют взаимодействием с другими агентами и подвижными объектами. Но они управляют одинаковыми параметрами, поэтому мы пропустим их. Drop Height и Jump Distance управляют тем, насколько далеко агент может «запрыгнуть», чтобы достичь части NavMesh, которая не связан напрямую с той, в которой в данный момент находится агент. Подробнее мы рассмотрим это ниже, поэтому если вы не уверены, то пока можете не изучать эти параметры.
Кроме того, есть расширенные параметры, которые обычно по умолчанию скрыты. Чтобы развернуть эти опции, просто нажмите на треугольник раскрывающегося списка рядом с заголовком Advanced. Параметр Manual Voxel Size можно воспринимать как настройку «качества». Чем меньше размер, тем больше деталей будет сохранено в меше. Min Region Area используется для пропуска запекания платформ или поверхностей ниже выбранного порога. Height Mesh даёт нам более подробные вертикальные данные при запекании меша. Например, этот параметр позволяет сохранить правильное расположение агента при поднимании по лестницам.
Кнопка Clear удаляет все данные NavMesh сцены, а кнопка Bake создаёт меш для сцены. Процесс запекания довольно быстр. Пока у вас выбрано окно, вы можете наблюдать за генерированием NavMesh кнопкой Bake в окне сцены. Давайте нажмём на кнопку Bake, чтобы посмотреть на результаты. В нашем примере сцены мы в результате получим нечто, похожее на такой скриншот:
Голубыми областями показан NavMesh. Ниже мы вернёмся к этому. А пока давайте перейдём к последней вкладке — Object, которая выглядит так:
Три показанные на предыдущем скриншоте кнопки — All, Mesh Renderers и Terrains — используются как фильтры сцены. Они полезны при работе в сложных сценах со множеством объектов в иерархии. Выбор опции отфильтровывает соответствующий тип из иерархии, что упрощает их выбор. Можно использовать кнопки при исследовании своей сцены в поисках объектов, которые нужно пометить как navigation static.
Использование Nav Mesh Agent
Теперь, когда мы настроили сцену с NavMesh, нам нужен способ, которым агент сможет использовать эту информацию. К счастью для нас, в Unity есть компонент Nav Mesh Agent, который можно перетащить на персонажа. В нашем примере сцены есть игровой объект с названием Tank, к которому уже прикреплён компонент. Посмотрите на иерархию, и вы увидите нечто подобное:
Здесь довольно много параметров, и мы не будем рассматривать все, потому что они довольно понятны, а описание можно найти в официальной документации Unity. Но мы упомянем основные вещи:
Задание целевой точки
После настройки ИИ-агента нам нужен способ сообщить ему, куда двигаться. В нашем примере проекта есть скрипт с названием Target.cs, выполняющий именно эту задачу.
Это простой класс, выполняющий три действия:
Здесь происходят следующие действия: в методе Start мы инициализируем массив navAgents с помощью метода FindObjectsOfType().
Метод UpdateTargets() проходит по нашему массиву navAgents и задаёт для них целевую точку в заданном Vector3. Это ключ к работе кода. Для получения целевой точки вы можете использовать любой механизм, и чтобы агент переместился туда, достаточно задать поле NavMeshAgent.destination; всё остальное сделает агент.
В нашем примере для перемещения используются клики, поэтому когда игрок нажимает мышью, мы выпускаем луч из камеры в мир по направлению курсора мыши, и если он с чем-то пересечётся, то мы назначаем точку столкновения новой targetPosition агента. Также мы соответствующим образом настраиваем маркер цели для простой визуализации точки назначения в игре.
Чтобы протестировать работу, необходимо запечь NavMesh в соответствии с описанием из предыдущего раздела, затем запустить режим Play и выбрать любую область на карте. Если пощёлкать много раз, то можно заметить, что некоторых областей агент достичь не может — вершин красных кубов, самой верхней платформы и платформы внизу экрана.
Красные кубы находятся слишком высоко. Наклон, ведущий к самой верхней платформе, слишком резок для наших настроек Max Slope, и агент не может взобраться на него. На следующих скриншотах показано, как настройки Max Slope влияют на NavMesh:
NavMesh со значением max slope = 45
Если изменить значение Max Slope на что-то типа 51, а затем снова нажать на кнопку Bake, чтобы заново запечь NavMesh, то результаты будут такими:
NavMesh со значением max slope = 51
Как видите, мы можем настраивать дизайн уровней, делая целые области недоступными с помощью изменения единственного параметра. Это может быть полезно, например, когда у вас есть платформа или выступ, для подъёма на которые необходимы верёвка, лестница или лифт. А может быть, особый навык, например, способность лазать?
Применение Off Mesh Links
Вы можете заметить, что на нашей сцене есть два разрыва. В первый наш агент может попасть, но находящийся в нижней части экрана находится слишком далеко. Эти расчёты не полностью произвольны. Off Mesh Links по сути создают «мост» через пробелы между несвязанными сегментами NavMesh. Эти связи можно увидеть в редакторе:
Синие круги с соединительными линиями — это связи.
Unity может генерировать эти связи двумя способами. Первый мы уже рассмотрели. Помните значение Jump Distance во вкладке Bake окна Navigation? Unity автоматически использует то значение для генерирования этих связей при запекании NavMesh. Попробуйте изменить значение в нашей тестовой сцене на 5 и выполнить повторное запекание. Видите — платформы теперь связаны? Так произошло потому, что меши теперь находятся в пределах нового заданного порогового значения.
Снова измените значение на 2 и выполните запекание. Теперь давайте рассмотрим второй способ. Создайте сферы, которые будут использоваться для соединения двух платформ. Разместите их приблизительно так, как показано на скриншоте:
Вы уже можете увидеть, что происходит, но давайте разберём процесс, позволяющий их соединить. В нашем случае я назвал сферу справа start, а сферу слева end. Скоро вы поймёте, почему. Далее я добавил к платформе справа (относительно предыдущего скриншота) компонент Off Mesh Link. Вы заметите, что у компонента есть поля start и end. Как можно догадаться, мы перетащим созданные ранее сферы в соответствующие слоты — сферу start в поле start, а сферу end — в поле end. Инспектор будет выглядеть так:
Значение Cost Override учитывается, когда ему задаётся положительное значение. Оно применяет множитель затрат при использовании этой связи в противоположность более эффективного по стоимости маршрута к цели.
Bi Directional при значении true позволяет агенту двигаться в обоих направлениях. Для создания связей с односторонней проходимостью можно отключить это значение. Значение Activated используются в соответствии со своим названием. При значении false агент игнорирует эту связь. Можно включать и отключать его для создания игровых сценариев, в которых, например, игрок для активации связи должен нажать на переключатель.
Для включения этой связи повторное запекание выполнять не нужно. Посмотрите на свой NavMesh и вы увидите, что он выглядит точно так, как на скриншоте:
Как видите, меньший разрыв по-прежнему соединяется автоматически, и теперь у нас есть новая связь, сгенерированная компонентом Off Mesh Link между двумя сферами. Запустите режим Play и нажмите на дальнюю платформу. Как и ожидалось, агент теперь может перейти к отсоединённой платформе:
На уровнях вашей игры вам может понадобиться изменять эти параметры, чтобы добиться нужных результатов, но сочетание этих возможностей предоставляет вам удобный готовый инструмент. Вы можете довольно быстро создать простую игру с помощью функционала NavMesh.
Этот туториал является фрагментом книги Unity 2017 Game AI Programming — Third Edition, написанной Ray Barrera, Aung Sithu Kyaw и Thet Naing Swe.
Навмеш агент (#NavMesh Agent)
NavMeshAgent components help you to create characters which avoid each other while moving towards their goal. Agents reason about the game world using the NavMesh and they know how to avoid each other as well as other moving obstacles. Pathfinding and spatial reasoning are handled using the scripting API of the NavMesh Agent.
Свойства
| Свойство: | Функция: |
|---|---|
| Agent Size | |
| Radius | Radius of the agent, used to calculate collisions between obstacles and other agents. |
| Height | Высота зазора, требуемая агенту для прохождения под препятствием. |
| Base offset | Offset of the collision cylinder in relation to the transform pivot point. |
| Steering | |
| Speed | Максимальная скорость движения (в мировых единицах в секунду) |
| Angular Speed | Максимальная скорость вращения (градусов в секунду). |
| Acceleration | Максимальное ускорение (в мировых единицах в секунду, в квадрате) |
| Stopping distance | The agent will stop when this close to the goal location. |
| Auto Braking | When enabled, the agent will slow down when reaching the destination. You should disable this for behaviors such patrolling, where the agent should move smoothly between multiple points |
| Obstacle Avoidance | |
| Quality | Obstacle avoidance quality. If you have high number of agents you can save CPU time by reducing the obstacle avoidance quality. Setting avoidance to none, will only resolve collision, but will not try to actively avoid other agents and obstacles. |
| Priority | Agents of lower priority will be ignored by this agent when performing avoidance. The value should be in the range 0–99 where lower numbers indicate higher priority. |
| Path Finding | |
| Auto Traverse OffMesh Link | Set to true to automatically traverse off-mesh links. You should turn this off when you you want to use animation or some specific way to traverse off-mesh links. |
| Auto Repath | When enabled the agent will try to find path again when it reaches the end of a partial path. When there is no path to the destination, a partial path is generated to the closest reachable location to the destination. |
| Area Mask | Area mask describes which area types the agent will consider when finding a path. When you prepare meshes for NavMesh baking, you can set each meshes area type. For example you can mark stairs with special area type, and forbid some character types from using the stairs. |
Детали
The agent is defined by an upright cylinder whose size is specified by the Radius and Height properties. The cylinder moves with the object but always remains upright even if the object itself rotates. The shape of the cylinder is used to detect and respond to collisions between other agents and obstacles. When the GameObject’s anchor point is not at the base of the cylinder, you can use the Base Offset property to take up the height difference.
The height and radius of the cylinder are actually specified in two different places: the NavMesh bake settings and the properties of the individual agents.
Most often you set the size of the agent the same in both places. But, for example, a heavy soldier may have larger radius, so that other agents will leave more space around him, but otherwise he’ll avoid the environment just the same.