跳至主要內容

5. 地形与天气系统

EVOCOSMOS2026/4/14大约 8 分钟

地形与天气系统

你有没有这样的体验：同一条路，晴天开车和雨天开车完全是两回事？拉力赛更是如此——路面从柏油变成泥地，抓地力直接打折扣；突然下起暴雨，能见度骤降，还要小心打滑。本章就来实现这些让游戏"活起来"的系统。

本章你将学到

  • 地形材质切换系统（不同路面不同摩擦力）
  • 天气系统（晴天/雨天/雪天/雾天）
  • 天气对物理的影响
  • 天气粒子特效

地形材质系统

为什么路面材质很重要？

在真实世界里，你骑自行车在水泥地上和沙地上感觉完全不同。水泥地上刹车一脚就停了，沙地上可能滑好几米。我们的游戏也要模拟这种差异。

路面类型和物理属性

路面类型摩擦系数颜色示意驾驶感受
柏油路1.0深灰色抓地力强，转弯稳
泥地0.7棕色中等抓地力，有些滑
沙地0.4金黄色很滑，容易侧滑
碎石路0.6灰色碎石颠簸，抓地力一般
雪地0.3白色非常滑，需要小心控制
结冰0.15透明偏蓝极度光滑，几乎无摩擦

地面检测和材质切换

核心思路是：摩托车下方放一条射线，碰到什么材质的地面就切换到对应的物理参数。

C#
// 地形管理器 - 检测路面类型并调整物理
public partial class TerrainManager : Node
{
    // 不同路面的物理参数
    public class SurfaceConfig
    {
        public float Friction;       // 摩擦系数
        public float Drag;           // 空气阻力
        public float Bounce;         // 弹性
        public float MaxSpeedFactor; // 最高速度系数
    }

    private static readonly Dictionary<string, SurfaceConfig> SurfaceSettings = new()
    {
        ["surface_asphalt"] = new() { Friction = 1.0f, Drag = 0.5f, Bounce = 0.1f, MaxSpeedFactor = 1.0f },
        ["surface_dirt"]    = new() { Friction = 0.7f, Drag = 0.4f, Bounce = 0.15f, MaxSpeedFactor = 0.9f },
        ["surface_sand"]    = new() { Friction = 0.4f, Drag = 0.3f, Bounce = 0.2f, MaxSpeedFactor = 0.75f },
        ["surface_gravel"]  = new() { Friction = 0.6f, Drag = 0.35f, Bounce = 0.25f, MaxSpeedFactor = 0.85f },
        ["surface_snow"]    = new() { Friction = 0.3f, Drag = 0.2f, Bounce = 0.1f, MaxSpeedFactor = 0.7f },
        ["surface_ice"]     = new() { Friction = 0.15f, Drag = 0.1f, Bounce = 0.05f, MaxSpeedFactor = 0.6f }
    };

    private RigidBody3D _motorcycle;
    private string _currentSurface = "surface_dirt";

    public override void _Ready()
    {
        _motorcycle = GetParent<RigidBody3D>();
    }

    public override void _PhysicsProcess(double delta)
    {
        // 射线检测地面
        var spaceState = _motorcycle.GetWorld3D().DirectSpaceState;
        var query = PhysicsRayQueryParameters3D.Create(
            _motorcycle.GlobalPosition + Vector3.Up * 0.5f,
            _motorcycle.GlobalPosition + Vector3.Down * 1.5f
        );
        query.Exclude = new Godot.Collections.Array<Rid> { _motorcycle.GetRid() };

        var result = spaceState.IntersectRay(query);
        if (result.Count > 0)
        {
            var collider = result["collider"].AsGodotObject() as CollisionObject3D;
            if (collider != null)
            {
                // 检测碰撞体所属的地面组
                foreach (var surfaceName in SurfaceSettings.Keys)
                {
                    if (collider.IsInGroup(surfaceName))
                    {
                        if (_currentSurface != surfaceName)
                        {
                            _currentSurface = surfaceName;
                            ApplySurfaceSettings();
                            GD.Print($"路面切换为：{surfaceName}");
                        }
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }

    private void ApplySurfaceSettings()
    {
        var config = SurfaceSettings[_currentSurface];
        // 调整摩托车的物理参数
        _motorcycle.LinearDamp = config.Drag;
        // 这里可以根据 friction 调整抓地力
        // 具体实现取决于你的摩托车物理系统
    }

    public float GetCurrentFriction()
    {
        return SurfaceSettings.ContainsKey(_currentSurface)
            ? SurfaceSettings[_currentSurface].Friction
            : 0.7f;
    }
}

天气系统

天气系统让游戏不再是一成不变的晴天。突如其来的暴雨或大雾会给比赛增加变数。

天气状态机

天气类型和效果

天气能见度物理影响粒子效果环境音
晴天100%无无鸟叫、风声
多云95%微弱影响无风声
雨天60%摩擦降低30%雨滴粒子雨声
雪天50%摩擦降低50%雪花粒子风雪声
雾天30%无直接影响雾气效果寂静+风声

天气管理器

C#
// 天气类型
public enum WeatherType { Clear, Cloudy, Rain, Snow, Fog }

// 天气管理器
public partial class WeatherManager : Node
{
    [Signal] public delegate void WeatherChangedEventHandler(WeatherType newWeather);

    [Export] public WeatherType StartWeather = WeatherType.Clear;
    [Export] public float MinWeatherDuration = 30f;  // 最短持续30秒
    [Export] public float MaxWeatherDuration = 120f; // 最长持续2分钟

    private WeatherType _currentWeather;
    private float _weatherTimer;
    private float _nextWeatherTime;
    private WorldEnvironment _worldEnv;
    private GPUParticles3D _rainParticles;
    private GPUParticles3D _snowParticles;
    private FogVolume _fogVolume;

    public override void _Ready()
    {
        _worldEnv = GetNode<WorldEnvironment>("/root/Main/WorldEnvironment");
        _rainParticles = GetNode<GPUParticles3D>("RainParticles");
        _snowParticles = GetNode<GPUParticles3D>("SnowParticles");
        _fogVolume = GetNodeOrNull<FogVolume>("FogVolume");

        SetWeather(StartWeather);
        _nextWeatherTime = (float)GD.RandRange(MinWeatherDuration, MaxWeatherDuration);
    }

    public override void _Process(double delta)
    {
        _weatherTimer += (float)delta;

        if (_weatherTimer >= _nextWeatherTime)
        {
            _weatherTimer = 0f;
            _nextWeatherTime = (float)GD.RandRange(MinWeatherDuration, MaxWeatherDuration);
            RandomWeatherChange();
        }
    }

    // 随机切换天气
    private void RandomWeatherChange()
    {
        // 加权随机：晴天概率最高
        float roll = (float)GD.RandRange(0.0, 1.0);
        WeatherType newWeather;

        if (roll < 0.3f)
            newWeather = WeatherType.Clear;
        else if (roll < 0.5f)
            newWeather = WeatherType.Cloudy;
        else if (roll < 0.7f)
            newWeather = WeatherType.Rain;
        else if (roll < 0.85f)
            newWeather = WeatherType.Fog;
        else
            newWeather = WeatherType.Snow;

        SetWeather(newWeather);
    }

    // 设置天气
    public void SetWeather(WeatherType weather)
    {
        _currentWeather = weather;
        GD.Print($"天气变为：{weather}");

        // 关闭所有效果
        _rainParticles.Emitting = false;
        _snowParticles.Emitting = false;
        if (_fogVolume != null) _fogVisible = false;

        // 根据天气类型开启对应效果
        switch (weather)
        {
            case WeatherType.Clear:
                SetEnvironment(1.0f, 400f);       // 完全能见度
                break;
            case WeatherType.Cloudy:
                SetEnvironment(0.85f, 350f);
                break;
            case WeatherType.Rain:
                _rainParticles.Emitting = true;
                SetEnvironment(0.6f, 200f);        // 降低能见度
                break;
            case WeatherType.Snow:
                _snowParticles.Emitting = true;
                SetEnvironment(0.5f, 150f);
                break;
            case WeatherType.Fog:
                if (_fogVolume != null) _fogVisible = true;
                SetEnvironment(0.3f, 80f);         // 大幅降低能见度
                break;
        }

        EmitSignal(SignalName.WeatherChanged, (int)weather);
    }

    private bool _fogVisible
    {
        set { if (_fogVolume != null) _fogVolume.Visible = value; }
    }

    private void SetEnvironment(float visibility, float fogDepth)
    {
        var env = _worldEnv.Environment;
        if (env != null)
        {
            // 调整雾效（模拟能见度）
            env.FogLightColor = new Color(0.8f, 0.8f, 0.85f);
            env.FogDepthBegin = fogDepth * 0.5f;
            env.FogDepthEnd = fogDepth;
            env.VolumetricFogDensity = (1f - visibility) * 0.1f;
        }
    }

    public WeatherType GetCurrentWeather() => _currentWeather;

    // 获取天气对摩擦力的影响系数
    public float GetFrictionModifier()
    {
        return _currentWeather switch
        {
            WeatherType.Rain => 0.7f,
            WeatherType.Snow => 0.5f,
            _ => 1.0f
        };
    }
}

天气粒子特效

天气不只是改变物理参数，还需要看得见的效果——雨滴从天而降、雪花飘落、雾气弥漫。

雨滴粒子

RainParticles (GPUParticles3D)
├── amount: 2000
├── process_material:
│   ├── emission_shape: BOX (30, 20, 30)
│   ├── direction: (0, -1, 0)
│   ├── spread: 5
│   ├── gravity: (0, -30, 0)
│   └── initial_velocity: 15~20
└── draw_pass_1: 雨滴mesh (细长条形)

雪花粒子

SnowParticles (GPUParticles3D)
├── amount: 1500
├── process_material:
│   ├── emission_shape: BOX (40, 20, 40)
│   ├── direction: (0, -1, 0)
│   ├── spread: 30 (雪花会飘)
│   ├── gravity: (0, -3, 0) (比雨慢很多)
│   └── turbulence_enabled: true (雪花乱飘)
└── draw_pass_1: 雪花mesh (小圆点)

雾效

使用 Godot 的 FogVolume 节点：

FogVolume
├── size: (100, 30, 100)
├── shape: ShapeType.Box
├── density: 0.3
└── 跟随摄像机位置移动

天气对物理的综合影响

最终的抓地力是路面材质和天气的综合效果：

计算公式很简单：

最终抓地力 = 路面摩擦系数 x 天气影响系数

比如你在沙地上（摩擦 0.4）又下着雨（影响 0.7），最终抓地力 = 0.4 x 0.7 = 0.28，几乎是在冰上滑了。

常见问题

Q：天气变化太频繁怎么办？

调大 MinWeatherDuration 和 MaxWeatherDuration。也可以让某些赛道固定天气（比如沙漠永远是晴天，雪地永远下雪）。

Q：雨天看不清路怎么办？

这正是我们想要的效果！但可以在 HUD 上加一个"挡风玻璃雨刷"动画，或者用后处理效果模拟雨水打在镜头上的感觉。

Q：怎么让赛道的一部分有雪、一部分没雪？

把赛道分成多个区域，每个区域设置不同的地面组（surface_snow vs surface_dirt）。摩托车经过时，物理参数会自动切换。

下一步

地形天气完成后，开始 AI骑手。

最近更新:
贡献者: bobokaka,zefeng.peng
EVOCOSMOS
Copyright © 2026 EVOCOSMOS