Im vorherigen Teil des Unity Physics Tutorials hast du gelernt, wie die Kollisionserkennung über Collider funktioniert. Außerdem haben wir uns die Erstellung von verschiedenen Collision- und Trigger-Events angesehen. Damit kannst du Aktionen definieren, die auf Grund einer Kollision ausgeführt werden.
Eine weitere wichtige Komponente bei der Physiksimulation ist das Physik-Material. Über verschiedene Parameter wie beispielsweise die Reibung kann die Interaktion von Objekten gezielt beeinflusst werden.
Übersicht Unity Physics Tutorial
Unity Physik-Materialien
In Unity spielen Physik-Materialien bei der Steuerung der Kollisionseigenschaften von GameObjects eine entscheidende Rolle. Sie ermöglichen es, das physikalische Verhalten zwischen Collidern und Rigidbodies zu kontrollieren. Hierfür können Parameter wie Reibung und Bounciness (Abprallfaktor) verwendet werden. Damit lassen sich in Unity realistische Interaktionen erzielen.
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Beeinflussung Physik-Materialien auf Kollisionen
Durch Physik-Materialien ist es möglich die Reibung und den Abprallfaktor (Bounciness) von Kollisionen zwischen verschiedenen Collider-Typen zu kontrollieren. Durch die Zuweisung von spezifischen Physik-Materialien auf unterschiedliche Oberflächentypen können realistische Verhaltensweisen erzeugt werden.
Zum Beispiel gleitet ein Auto auf einer Asphaltstraße ganz anders als auf einer Eisfläche.
Physik-Material für Collider
Jedem Collider in Unity kann ein eigenes Physik-Material zugewiesen werden. Das ist eine spezielle Komponente, um die physikalischen Eigenschaften des Colliders zu definieren. Durch die Zuweisung eines Physik-Materials zu einem Collider lässt sich unter anderem die Reibung und der Abprallfaktor des Objektes festlegen.
Um ein neues Physik-Material zu erstellen wähle Assets → Create → Physic Material. Um es zu verwenden, musst du es im jeweiligen Collider unter Material eintragen.
Physik-Material in Unity
Dynamic Friction (Gleitreibung)
Dieser Parameter (Wert von 0-1) bestimmt den Grad der Reibung, wenn ein Rigidbody über die Oberfläche eines Colliders gleitet. Ein höherer Wert führt zu mehr Reibung, wodurch das Objekt langsamer gleitet oder rollt. Ein niedriger Wert sorgt für eine geringere Reibung und ermöglicht ein einfacheres Gleiten.
Die Gleitreibung ist besonders relevant für Oberflächen wie Böden oder Straßen, auf denen sich Objekte bewegen. Die Gleitreibung tritt an der Kontaktfläche zweier Objekte auf, die sich relativ zueinander bewegen. Anders als die Haftreibung definiert die Gleitreibung den Widerstand bei sich relativ zueinander beweglichen Objekten.
In der Abbildung erkennst du einen Karton, der sich oben auf der Palette befindet. Der Wert Dynamic Friction ist auf 0.5 eingestellt und muss im Box Collider der Palette unter Material eingetragen. Wird die Anwendung gestartet, gleitet der Karton nicht nach unten und bleibt in seiner Position. Bei einem Wert von 0.3 beginnt er langsam nach unten zu gleiten und bei 0.1 gleitet er noch einfacher und schneller.
Gleitreibung Unity Physics
Static Friction (Haftreibung)
Im Gegensatz zur Gleitreibung beeinflusst die Haftreibung die Kraft, die benötigt wird, um ein Objekt aus der Ruhe in Bewegung zu versetzen. Auch hier ist ein Wert von 0-1 möglich. Ein höherer Wert erhöht die Haftung zwischen dem Collider und dem Rigidbody. Ein niedrigerer Wert erleichtert es das Objekt aus der Ruhe zu bewegen. Die Haftreibung ist somit eine Kraft, die das Gleiten sich berührender Objekte verhindert.
In der Abbildung erkennst du wieder den Karton auf der Palette. Mit einem Wert von 0.1 bei Dynamic Friction und 0 bei Static Friction würde der Karton bei Start der Anwendung nach unten gleiten. Wenn jetzt der Wert von Static Friction beispielsweise auf 0.5 erhöht wird, ist eine größere Kraft nötig, um den Karton in Bewegung zu versetzen. Somit verbleibt der Karton in Ruhe. Durch Reduzierung des Werts auf beispielsweise 0.3 gleitet der Karton nach Start der Anwendung nach unten.
Haftreibung Unity Physics
Bounciness (Abprallfaktor)
Der Bounciness-Wert bestimmt, wie elastisch die Kollision zwischen dem Collider und dem Rigidbody ist. Ein Wert von 0 bedeutet, dass der Collider keine Abprallkraft erzeugt und das Objekt direkt an der Oberfläche haften bleibt. Ein Wert von 1 bedeutet, dass das Objekt eine hohe Abprallkraft erzeugt. Zwischen diesen Werten lassen sich verschiedene Abprallverhalten erzeugen. So zum Beispiel für Federböden oder trampolinartige Oberflächen.
In der folgenden Abbildung erkennst du 2 Fässer, die in der Luft schweben. Ein Fass besitzt einen Bounciness-Wert von 0 und das andere Fass einen Wert von 1. Wird die Anwendung gestartet, so fallen beide Fässer durch die Schwerkraft nach unten. Allerdings besitzt das Fass mit dem höheren Bounciness-Faktor ein anderes Aufprallverhalten als das Fass mit dem niedrigeren Wert. Wird zusätzlich im Collider des Bodens ein Bounciness-Wert eingetragen, so werden alle Werte kombiniert und entsprechend simuliert.
Bounciness-Wert in Unity
Friction Combine (Reibungs-Kombination)
Dieser Parameter bestimmt, wie die Reibungswerte zweier Collider kombiniert werden, wenn sie miteinander kollidieren oder aneinander gleiten. Es stehen folgende Optionen zur Verfügung:
- Average: Die Reibungswerte der beiden Collider werden gemittelt.
- Minimum: Der kleinere der beiden Reibungswerte wird verwendet.
- Maximum: Der größere der beiden Reibungswerte wird verwendet.
- Multiply: Die beiden Reibungswerte werden multipliziert.
Bounce Combine (Abprall-Kombination)
Ähnlich wie bei der Reibungs-Kombination bestimmt dieser Parameter, wie die Bounciness-Werte von zwei Kollidern kombiniert werden. Die verfügbaren Optionen sind:
- Average: Die Bounciness-Werte der beiden Collider werden gemittelt.
- Minimum: Der kleinere der beiden Bounciness-Werte wird verwendet.
- Maximum: Der größere der beiden Bounciness-Werte wird verwendet.
- Multiply: Die beiden Bounciness-Werte werden multipliziert.
Durch die Anpassung dieser Parameter kann das Verhalten von Objekten auf verschiedenen Oberflächen realistisch simuliert werden.
Physik-Materialien für realistische Interaktionen
In Unity sind Physik-Materialien essentiell, um realistische Interaktionen zwischen Objekten zu erzeugen. Durch die präzise Steuerung von Reibung, Bounciness und anderen physikalischen Eigenschaften lassen sich realitätsnahe Verhaltensweisen simulieren. Das führt zu einer erhöhten Immersion und einem verbesserten Spielerlebnis.
Simulation von unterschiedlichen Oberflächentypen
Ein häufiger Anwendungsfall für Physik-Materialien ist die Simulation unterschiedlicher Oberflächentypen. In der realen Welt haben verschiedene Oberflächen unterschiedliche Reibungskoeffizienten und Abprallverhalten. Zum Beispiel gleitet ein Auto auf einer Asphaltstraße ganz anders als auf einer Eisfläche. Durch die Zuweisung spezifischer Physik-Materialien zu den entsprechenden Collidern lassen sich diese realen Eigenschaften nachstellen.
Um das Beispiel mit dem Auto umzusetzen, kann einem Straßen-Collider eine hohe Reibung zugewiesen werden. Gleichzeitig kann ein Eis-Collider mit einer geringeren Reibung versehen werden, um das rutschige Verhalten auf einer eisigen Oberfläche zu simulieren. Diese Feinabstimmung ermöglicht es, dass Charaktere oder Fahrzeuge auf verschiedenen Untergründen realistisch interagieren.
Erzeugen von speziellen physikalischen Effekten
Physik-Materialien bieten auch die Möglichkeit, spezielle physikalische Effekte zu erzeugen, die über die Standardinteraktionen hinausgehen. Zum Beispiel kann einem Trampolin-Collider ein hoher Bounciness-Wert zugewiesen werden. Damit wird eine starke Abprallwirkung erzeugt, wenn ein Objekt auf das Trampolin springt.
Außerdem ist es möglich Physik-Materialien zu verwenden, um realistische Kollisionsreaktionen beim Zusammenstoß zweier Objekten zu erzielen. Wenn zwei Objekte mit unterschiedlichen Bounciness-Werten kollidieren, werden diese kombiniert, um das Verhalten der Kollision zu bestimmen. Das führt zu realistischen Ergebnissen, wie zum Beispiel das Abprallen einer harten Kugel von einer weichen Oberfläche.
Im nächsten Teil des Unity Physics Tutorial werden wir einen Blick auf die Komponenten Joints und Constraints werfen.
