[Unity]类似节奏地牢的音游旋律系统的搭建记录

[Unity]类似节奏地牢的音游节奏系统的搭建

前言

一、最初的方案（不太可行，缺点多）

我对于常见的音游的认知就几处，跟着节奏，在到达节奏的那个点附近的时候按下Tap键触发。想起来很简单，好，于是上手做。

1. 需求

1. 类似于节奏地牢的节奏条，在开启节奏模式时可以在Start位置生成音符Note并匀速运动到End位置，在经过TapLine附近时，按下即可触发Node的事件，并记录下按键的keycode。在距离TapLine不同距离（位置）按下Tap键触发反馈对应的Tap品质， 对象池回收音符Note。如下图
2. 音乐/节奏，我们选了后者，循环播放一段节拍音频，可以和音符到达TapLine的时间对上

2.实现与缺点

1. 实现
   为了实现节奏条，我创建了Note类和RhythmManager，如下，基本思路是在按下Space进入奏乐模式MusicMode时为noteQueue入队noteIdx所对应集合里的Note并激活和显示（nodeIdx++），激活后的NoteremainTime随时间减少，并在对应的阶段按下Tap键时调用API取出队首Note调用它的API，来检测Tap品质和隐藏Note。（注：仅为隐藏，在移动到end点时不会重置，因为激活下一个Note需要当前NoteremainTime等于1f，为了保证后续Note的持续出现只可采用这种方法。）在重置阶段将把Note的位置重新定位到start点，remainTime重设为duration，bool值全部归为默认值，这样就可在下次激活时继续使用，实现了对象池的功能。而记录Tap的按键由string来记录。
   遇到的问题
   记录按键功能我一开始用了List集合，后续理所应当的比较是总为false，原因在于两个集合的值虽然一样但地址不同，所以两个集合不相等，可以实际举例，由a集合赋值给b集合，那b集合就等于a集合，对b集合的修改就相当于修改a集合（简单的数据结构，但当时脑抽了），后续用string来记录虽解决了比较问题，但仍留下了不同按键对应Tap品质的储存问题，这部分就留在后续更新中探讨吧。
   缺点
   性能的浪费：很多属性和功能可以集中在RhythmManager中，而非单个Note中，部分单例可由回调替代。
   时间精度问题：暂时发现不出问题，但是肯定存在

public class Note : MonoBehaviour
{private float remainTime;private float duration = 2;private float perfectTime = 1;private float perfectTimeOffset = 0.05f;private float greatTimeOffset = 0.15f;private float moveSpeed = 1f;//这两处有些不合理，应该用同一管理器传值，而不是每个单独脚本重新拖入位置private RectTransform startLine;private RectTransform endLine;//private RectTransform rectTrans;public bool isActivated;public bool isShow;public bool hasStartedNextNote;public bool hasTapped;private void Update(){if (isActivated){remainTime -= Time.deltaTime;if (remainTime < perfectTime - greatTimeOffset && isShow && !hasTapped){HideNote();RhythmManager.Instance.NoteDeQueue();//TODO: combo断连RhythmManager.Instance.BreakCombo();}if(remainTime <= 0.001f ){Reset();}if (remainTime <= perfectTime + 0.01f && remainTime >= perfectTime - 0.01f && !hasStartedNextNote){hasStartedNextNote = true;RhythmManager.Instance.StartNextNote();}}}private void FixedUpdate(){if (isActivated){rectTrans.anchoredPosition += new Vector2((endLine.anchoredPosition.x - startLine.anchoredPosition.x) * Time.deltaTime / 2, 0);}}#region public APIpublic void Reset(){transform.position = startLine.transform.position;remainTime = duration;isActivated = false;hasStartedNextNote = false;hasTapped = false;HideNote();}public void SetActive(){isActivated = true;ShowNote();}public TapLevel BeTapped(){hasTapped = true;HideNote();RhythmManager.Instance.NoteDeQueue();TapLevel tapLevel = TapLevel.Miss;if (remainTime > perfectTime + greatTimeOffset || remainTime < perfectTime - greatTimeOffset)tapLevel = TapLevel.Miss;else if (remainTime <= perfectTime + perfectTimeOffset && remainTime >= perfectTime - perfectTimeOffset)tapLevel = TapLevel.Perfect;elsetapLevel = TapLevel.Good;//TODO:隐藏节点 isShow = false;return tapLevel;}#endregion#region Helperprivate void ShowNote(){isShow = true;GetComponent<CanvasGroup>().alpha = 1;}private void HideNote(){isShow = false;GetComponent<CanvasGroup>().alpha = 0;}#endregion
}

public class RhythmManager : UnitySingleton<RhythmManager>
{public Note[] notes;public Queue<Note> noteQueue;public int noteIdx = 0;//拍击顺序（临时）public string keyCodes;public bool inMusicMode;private void Awake(){initialization();}void initialization(){notes = GameObject.Find("Notes_U").GetComponentsInChildren<Note>();noteQueue = new Queue<Note>();keyCodes = "";}#region Public APIpublic bool InAndOutMusicMode(){if (inMusicMode){inMusicMode = false;AudioManager.Instance.OutMusicMode();for (int idx = 0; idx < notes.Length; idx++){notes[idx].Reset();}noteQueue.Clear();}else{inMusicMode = true;AudioManager.Instance.InMusicMode();noteQueue.Enqueue(notes[noteIdx]);notes[noteIdx].SetActive();return false;}}public void StartNextNote(){noteIdx = (noteIdx + 1) % notes.Length;noteQueue.Enqueue(notes[noteIdx]);notes[noteIdx].SetActive();}public void NoteDeQueue(){noteQueue.Dequeue();}public void BreakCombo(){keyCodes = "";UIManager.Instance.GetPanelBase("ComboPanel").GetComponent<ComboPanel>().BreakCombo();}public void Tap(KeyCode keyCode){if (noteQueue.Count == 0) return;TapLevel tapLevel = noteQueue.Peek().BeTapped();UIManager.Instance.GetPanelBase("TapLevelPanel").GetComponent<TapLevelPanel>().ShowTapLevelText(tapLevel);switch (tapLevel){case TapLevel.Miss:keyCodes = "";UIManager.Instance.GetPanelBase("ComboPanel").GetComponent<ComboPanel>().BreakCombo();break;case TapLevel.Good:keyCodes += keyCode.ToString();UIManager.Instance.GetPanelBase("ComboPanel").GetComponent<ComboPanel>().RefreshCombo();break;case TapLevel.Perfect:keyCodes += keyCode.ToString();UIManager.Instance.GetPanelBase("ComboPanel").GetComponent<ComboPanel>().RefreshCombo();break;default:Debug.LogError("传入的TapLevel有问题");break;}}#endregion
}

2. 实现
   为了实现节拍能对上Note移动到TapLine真的苦了我这种对音乐一窍不通的人了，所以我用了最简单粗暴的办法，录制了4拍音频，然后在进入奏乐模式时循环播放这个音频。
   缺点
   音频时间要足够精确，不然会出现延迟问题
   该游戏考虑变速问题，音频的变速会导致失真

二、对上述方案的改进

1. 需求

对旧方案的改进

1. 将浪费性能的部分集成到RyhthmManager中
2. 更改音乐播放的模式，用每秒播放一拍代替4秒播放一次四拍音频，以增加精度

新需求

1. 加入减速、提速效果（如节奏地牢）

2.实现与缺点

缺点
通过设置Time.deltaTime的方式来实现减速提速效果虽然很方便，但用这种方法在减速的时候会出现降低帧数的情况，因为fixedUpdate是指定的帧数，在默认50帧的情况下，如果我们将Time.deltaTime/=2,那么除2后游戏的1秒等于正常下游戏中的0.5秒，但fixedUpdate仍然不变，就是说此时的帧数按照现实是2秒50帧，而正常情况下是1秒50帧，帧数是和除的系数成反比的。为了更好理解，在极端情况下，我们把系数设为50，那么现实中每秒就是1帧，这显然不是我们想要的。所以我考虑用复杂的方式，为所以和减速增速相关的地方乘除这个增量。

3.发现的小问题

1. 有部分切换状态和播放动画的代码被我分开在了Update和FixedUpdate中，导致出现了动画没有播放的问题，估计是因为在Update中的一帧较FixedUpdate中的一帧早，正巧使得这部分内容被覆盖了，经过修改到Update中，问题得到解决。