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3. FPS 角色控制器

EVOCOSMOS2026/4/14大约 10 分钟

FPS 角色控制器

FPS 角色控制器是整个游戏的地基——如果移动手感不对，后面再多的功能也白搭。这一章我们要实现：第一人称视角、WASD 移动、急停、蹲下、跳跃，以及 CS 特有的移动手感。

核心概念：CS 的移动为什么不一样？

大多数 FPS 游戏的移动很简单——按下 W 角色就匀速前进，松开就立刻停下。但 CS 不是这样：

  1. 有加速度和减速度：按下方向键后，角色会从静止逐渐加速到最大速度；松开后也会逐渐减速
  2. 急停机制：快速点按反方向键可以让角色瞬间停下——这是 CS 高手的基本功
  3. 空中无法变向：在空中按方向键几乎无效（只有极小的空气控制力）

这套系统让 CS 的移动有了"重量感"和"惯性"，也为急停射击创造了技术门槛。

角色场景结构

先搭建角色的节点树：

Player (CharacterBody3D)              ← 物理运动的主角
├── CollisionShape3D                   ← 碰撞形状（胶囊体）
│   └── Shape: CapsuleShape3D         ← 高 1.8m，半径 0.4m
│
├── Head (Node3D)                      ← 头部节点，摄像机挂在这
│   ├── Camera3D                       ← 第一人称摄像机
│   └── RayCast3D                      ← 射线检测（用于射击）
│
├── BodyMesh (MeshInstance3D)          ← 第三人称可见的身体模型
│   └── Mesh: CapsuleMesh             ← 简单的胶囊体模型
│
├── WeaponHolder (Node3D)              ← 武器挂载点
│   └── Weapon (Node3D)               ← 当前装备的武器
│
├── GroundCheck (RayCast3D)            ← 检测是否站在地上
├── AudioStreamPlayer3D                ← 脚步声音效播放器
└── Hitbox (Area3D)                    ← 受击判定区域
    ├── HeadHitbox (CollisionShape3D)  ← 头部碰撞（爆头判定）
    ├── BodyHitbox (CollisionShape3D)  ← 身体碰撞
    └── LegHitbox (CollisionShape3D)   ← 腿部碰撞

为什么要分头/身体/腿部三个碰撞体？

CS 有"部位伤害"系统——打头伤害最高（通常是 4 倍），打腿伤害最低。所以我们需要三个独立的碰撞区域来检测子弹击中了哪个部位。

第一人称摄像机

FPS 的摄像机需要做到两件事：

  1. 鼠标控制视角：左右移动鼠标让角色左右转头，上下移动鼠标让视角上下看
  2. 锁定鼠标：游戏时鼠标隐藏且锁定在屏幕中央
C#
// Scripts/Characters/FPSCamera.cs
using Godot;

/// <summary>
/// 第一人称摄像机控制器。
///
/// 做两件事：
/// 1. 鼠标左右移动 → 角色左右转头（旋转 Y 轴）
/// 2. 鼠标上下移动 → 视角上下看（旋转 X 轴）
///
/// 关键：Y 轴旋转放在角色上，X 轴旋转放在 Head 节点上。
/// 这样角色的身体会跟着转向，但头部只负责上下看。
/// </summary>
public partial class FPSCamera : Node3D
{
    [Export] public float MouseSensitivity { get; set; } = 0.003f;
    [Export] public float MinVerticalAngle { get; set; } = -89f;
    [Export] public float MaxVerticalAngle { get; set; } = 89f;

    private CharacterBody3D _player;
    private Camera3D _camera;

    // 当前垂直角度（上下看的角度）
    private float _verticalRotation;

    public override void _Ready()
    {
        _player = GetParent<CharacterBody3D>();
        _camera = GetNode<Camera3D>("Camera3D");

        // 锁定鼠标：隐藏光标并锁定在屏幕中央
        Input.MouseMode = Input.MouseModeEnum.Captured;
    }

    public override void _UnhandledInput(InputEvent @event)
    {
        // 鼠标移动事件
        if (@event is InputEventMouseMotion mouseMotion)
        {
            // 水平旋转（角色转身）
            _player.RotateY(-mouseMotion.Relative.X * MouseSensitivity);

            // 垂直旋转（抬头/低头）
            _verticalRotation -= mouseMotion.Relative.Y * MouseSensitivity;
            _verticalRotation = Mathf.Clamp(
                _verticalRotation,
                Mathf.DegToRad(MinVerticalAngle),
                Mathf.DegToRad(MaxVerticalAngle)
            );

            // 将垂直角度应用到 Head 节点（也就是 this）
            Rotation = new Vector3(_verticalRotation, 0, 0);
        }

        // 按 Esc 解锁鼠标（方便调试）
        if (@event.IsActionPressed("ui_cancel"))
        {
            if (Input.MouseMode == Input.MouseModeEnum.Captured)
                Input.MouseMode = Input.MouseModeEnum.Visible;
            else
                Input.MouseMode = Input.MouseModeEnum.Captured;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 添加后坐力抖动（射击时调用）
    /// </summary>
    public void AddRecoil(float verticalRecoil, float horizontalRecoil)
    {
        _verticalRotation -= Mathf.DegToRad(verticalRecoil);
        _verticalRotation = Mathf.Clamp(
            _verticalRotation,
            Mathf.DegToRad(MinVerticalAngle),
            Mathf.DegToRad(MaxVerticalAngle)
        );
        _player.RotateY(Mathf.DegToRad(horizontalRecoil));
    }

    /// <summary>
    /// 获取摄像机朝向（用于射线检测）
    /// </summary>
    public Vector3 GetForwardDirection()
    {
        return -_camera.GlobalTransform.Basis.Z;
    }
}

角色移动控制

下面是最关键的移动控制。CS 的移动有几个关键参数：

参数值说明
最大移动速度250 单位/秒CS 的标准移动速度
蹲下速度150 单位/秒蹲下时速度降低
持枪速度倍率0.85-0.95不同武器影响移动速度
加速度10按下方向键后的加速力度
减速度10松开方向键后的减速力度
空气控制力0.3空中改变方向的能力（很小）
重力9.8标准重力
跳跃力6.5跳跃初速度
C#
// Scripts/Characters/PlayerController.cs
using Godot;

public partial class PlayerController : CharacterBody3D
{
    [Export] public float MaxSpeed { get; set; } = 8.0f;         // 最大移动速度
    [Export] public float CrouchSpeed { get; set; } = 4.8f;      // 蹲下速度
    [Export] public float WalkSpeed { get; set; } = 4.0f;        // 静步速度
    [Export] public float Acceleration { get; set; } = 10.0f;    // 加速度
    [Export] public float Deceleration { get; set; } = 10.0f;    // 减速度（急停的关键）
    [Export] public float AirControl { get; set; } = 0.3f;       // 空中控制力
    [Export] public float JumpVelocity { get; set; } = 6.5f;     // 跳跃力
    [Export] public float Gravity { get; set; } = 9.8f;          // 重力
    [Export] public float StandHeight { get; set; } = 1.8f;      // 站立高度
    [Export] public float CrouchHeight { get; set; } = 1.2f;     // 蹲下高度

    private float _currentSpeed;
    private bool _isCrouching;
    private float _weaponSpeedMultiplier = 1.0f;
    private Vector3 _velocity;

    public bool IsMoving => _velocity.Horizontal().Length() > 0.5f;
    public bool IsSprinting => Input.IsActionPressed("sprint");
    public bool IsCrouching => _isCrouching;
    public float SpeedFactor => _velocity.Horizontal().Length() / MaxSpeed;

    public override void _PhysicsProcess(double delta)
    {
        var dt = (float)delta;

        HandleGravity(dt);
        HandleJump();
        HandleCrouch(dt);
        HandleMovement(dt);

        Velocity = _velocity;
        MoveAndSlide();
    }

    private void HandleGravity(float delta)
    {
        if (!IsOnFloor())
        {
            _velocity.Y -= Gravity * delta;
        }
        else if (_velocity.Y < 0)
        {
            _velocity.Y = 0;
        }
    }

    private void HandleJump()
    {
        if (Input.IsActionJustPressed("jump") && IsOnFloor())
        {
            _velocity.Y = JumpVelocity;
        }
    }

    private void HandleCrouch(float delta)
    {
        var wantCrouch = Input.IsActionPressed("crouch");

        if (wantCrouch && !_isCrouching)
        {
            _isCrouching = true;
            // 缩小碰撞体
            var shape = GetNode<CollisionShape3D>("CollisionShape3D");
            shape.Scale = new Vector3(1, CrouchHeight / StandHeight, 1);
            shape.Position = new Vector3(0, CrouchHeight / 2, 0);
        }
        else if (!wantCrouch && _isCrouching)
        {
            // 检查站起来会不会碰到东西
            if (!WouldCollideOnStand())
            {
                _isCrouching = false;
                var shape = GetNode<CollisionShape3D>("CollisionShape3D");
                shape.Scale = Vector3.One;
                shape.Position = new Vector3(0, StandHeight / 2, 0);
            }
        }
    }

    private void HandleMovement(float delta)
    {
        // 获取输入方向（WASD）
        var inputDir = Input.GetVector(
            "move_left", "move_right",
            "move_forward", "move_backward"
        );

        // 将输入转为 3D 方向（相对于角色朝向）
        var direction = new Vector3(inputDir.X, 0, inputDir.Y)
            .Rotated(Vector3.Up, Rotation.Y)
            .Normalized();

        // 确定当前最大速度
        _currentSpeed = MaxSpeed * _weaponSpeedMultiplier;
        if (_isCrouching)
            _currentSpeed = CrouchSpeed * _weaponSpeedMultiplier;
        else if (IsSprinting)
            _currentSpeed = WalkSpeed * _weaponSpeedMultiplier;

        // 水平速度
        var horizontalVel = _velocity.Horizontal();

        if (IsOnFloor())
        {
            if (direction.LengthSquared() > 0.01f)
            {
                // 有输入：加速
                horizontalVel = horizontalVel.MoveToward(
                    direction * _currentSpeed,
                    Acceleration * _currentSpeed * delta
                );
            }
            else
            {
                // 无输入：急停（高减速度 = 快速停下）
                horizontalVel = horizontalVel.MoveToward(
                    Vector3.Zero,
                    Deceleration * _currentSpeed * delta
                );
            }
        }
        else
        {
            // 空中：极小的控制力
            if (direction.LengthSquared() > 0.01f)
            {
                horizontalVel = horizontalVel.MoveToward(
                    horizontalVel + direction * AirControl,
                    AirControl * delta
                );
            }
        }

        _velocity = new Vector3(horizontalVel.X, _velocity.Y, horizontalVel.Z);
    }

    private bool WouldCollideOnStand()
    {
        // 用射线检测站起来后头顶有没有障碍物
        var spaceState = GetWorld3D().DirectSpaceState;
        var query = PhysicsRayQueryParameters3D.Create(
            GlobalPosition + Vector3.Up * CrouchHeight,
            GlobalPosition + Vector3.Up * StandHeight
        );
        return spaceState.IntersectRay(query).Count > 0;
    }

    /// <summary>
    /// 武器切换时调用，更新移动速度倍率
    /// </summary>
    public void SetWeaponSpeedMultiplier(float multiplier)
    {
        _weaponSpeedMultiplier = multiplier;
    }
}

急停原理解析

上面代码中最关键的是 MoveToward 这行。让我们拆解一下急停的工作原理：

角色正在向右移动（速度 = 8.0）
          │
    松开 D 键
          │
    direction = (0, 0, 0)
          │
    MoveToward(当前速度, 零, 减速度 × 最大速度 × delta)
          │
    ┌─────────────────────────────────────┐
    │  减速度 = 10，max_speed = 8，       │
    │  delta ≈ 0.016（60fps）             │
    │                                     │
    │  每帧减速 = 10 × 8 × 0.016 = 1.28  │
    │  当前速度 8.0 → 6.72 → 5.44 → ...  │
    │  大约 6-7 帧（约 0.1 秒）完全停下    │
    └─────────────────────────────────────┘

CS 高手的"急停"技巧就是在松开前进方向后快速点按一下反方向键，利用加速度让速度归零得更快。这在代码中自然就支持了——反方向输入会让 MoveToward 的目标变成反方向，加速减速叠加后停得更快。

脚步声系统

脚步声是 CS 中至关重要的信息来源——听到脚步声就知道附近有敌人。我们需要根据移动状态播放不同的声音。

C#
// 添加到 PlayerController.cs 中的脚步声逻辑

private AudioStreamPlayer3D _footstepPlayer;
private float _footstepTimer;
private float _footstepInterval;

public override void _Ready()
{
    _footstepPlayer = GetNode<AudioStreamPlayer3D>("FootstepPlayer");
}

// 在 _PhysicsProcess 末尾添加：
private void UpdateFootsteps(float delta)
{
    if (!IsMoving || !IsOnFloor()) return;

    // 静步时不发声
    if (IsSprinting) return;

    // 根据移动速度调整脚步间隔
    _footstepInterval = _isCrouching ? 0.7f : 0.45f;

    _footstepTimer += delta;
    if (_footstepTimer >= _footstepInterval)
    {
        _footstepTimer = 0;
        PlayFootstep();
    }
}

private void PlayFootstep()
{
    // 随机选择脚步声音调，避免重复感
    _footstepPlayer.PitchScale = (float)GD.RandRange(0.9, 1.1);
    _footstepPlayer.Play();
}

小结

这一章实现了 FPS 角色控制器的核心部分：

  1. 第一人称摄像机：鼠标控制视角，锁定光标，支持后坐力抖动
  2. 角色移动：有加速度/减速度的物理移动，支持急停
  3. 蹲下：缩小碰撞体高度，降低移动速度
  4. 跳跃：标准跳跃，空中控制力极小
  5. 脚步声：根据移动状态播放，静步时不发声

下一章我们实现武器系统——这是 CS 的"灵魂"，包括射击、后坐力、弹道散布和换弹。

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贡献者: bobokaka
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