第2-3次--学生实验报告-项目1-FPS射击

一、实验目的

1. 熟悉 Unity 引擎的基础操作界面与核心功能模块，掌握 3D 游戏开发的基础工作流，为后续复杂游戏开发打下实操基础。

2. 掌握第一人称射击游戏的核心功能开发逻辑，能够独立实现人物移动、跳跃、射击、换弹等基础交互功能。

3. 理解 Unity 中 C# 脚本与游戏对象、组件的关联方式，学会通过脚本实现游戏逻辑的驱动，以及音效、特效等资源的调用与播放。

4. 掌握子弹逻辑、射击特效的制作与触发方式，理解游戏开发中 “逻辑 - 视觉 - 听觉” 的联动设计思路。

5. 培养游戏开发的模块化思维，能够将复杂的游戏功能拆解为独立的开发模块，逐一实现并整合。

二、实验内容

1. 第一人称游戏场景的基础搭建，包括地面、相机视角等基础游戏对象的创建与参数设置。

2. 第一人称人物控制器的开发，实现人物的前后左右移动、跳跃等物理交互功能。

3. 射击系统核心逻辑开发，包括子弹的生成、发射、碰撞检测等子弹基础逻辑。

4. 枪械系统功能实现，包含射击触发、弹夹容量限制、换弹夹逻辑的编写与触发。

5. 游戏的视听效果优化，实现枪声、换弹声、跳跃声的播放，以及射击火光、弹壳弹出等射击特效的触发与展示。

6. 将所有功能模块进行整合，调试各模块之间的联动效果，确保游戏基础功能正常运行。

三、实验步骤（补充完整，需要有脚本和图片截图）

（一）实验前期准备：Unity 项目创建与界面熟悉

打开 Unity Hub，创建 3D 核心项目，选择合适的项目保存路径，等待项目加载完成。
在 Project 窗口中创建文件夹分类管理资源，分别命名为 “Scripts”（存放 C# 脚本）、“Audio”、“Effects”、“Prefabs”，导入实验所需的音频、模型等基础资源。

截图 1：Unity 项目创建界面及资源文件夹分类截图

基础场景搭建：构建游戏基础环境
在 Hierarchy 窗口右键创建 3D 对象 - 平面（Plane）作为游戏地面，在 Inspector 窗口调整 Transform 组件的缩放参数为 (10,1,10)，扩大地面范围。
创建空游戏对象，命名为 “Player”，作为人物根对象；在 Player 下创建 3D 对象 - 胶囊体（Capsule）作为人物模型，再创建相机（Main Camera）作为第一人称视角相机，调整相机的位置为 (0,1.6,0)，与人物视角高度匹配，移除场景默认的 Main Camera。
为 Player 对象添加 CharacterController 组件，用于人物运动控制，设置 Radius 为 0.3、Height 为 1.8、Center 为 (0,0.9,0)，适配胶囊体模型。

截图 2：游戏场景层级结构及 Player 对象参数设置截图

人物控制器开发：实现移动与跳跃功能

在 Scripts 文件夹右键创建 C# 脚本，命名为 PlayerControl，双击打开 Visual Studio 编写脚本。

脚本中定义私有变量：Rigidbody rBody（物理运动控制）、AudioSource footPlayer（脚步声播放）、bool isGround（地面状态判断）；

在 Start 方法中获取 Rigidbody 组件与 AudioSource 组件，完成组件初始化。

在 Update 方法中：

检测空格键输入（Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)），结合 isGround 变量判断是否处于地面，满足条件时为刚体施加向上的力（AddForce(Vector3.up * 200)）实现跳跃；

通过 Input.GetAxis("Horizontal") 和 Input.GetAxis("Vertical") 获取水平、垂直输入轴信息，判断是否存在移动输入；

当人物在地面且存在移动输入时，播放脚步声音频；若未移动或不在地面，则停止播放脚步声。

通过 OnCollisionEnter 和 OnCollisionExit 方法，检测与标记为 Ground 的地面碰撞状态，更新 isGround 变量，确保仅在地面时可触发跳跃。

将 PlayerControl 脚本挂载到 Player 对象上，为 Player 对象添加 Rigidbody 组件与 AudioSource 组件，为场景地面对象设置 Tag 为 Ground；运行游戏调试移动、跳跃及脚步声功能，根据实际体验调整跳跃力、音频播放等参数。

核心脚本代码（PlayerControl）：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

public class PlayerControl : MonoBehaviour

{

    // Start is called before the first frame update

    private Rigidbody rBody;

    private AudioSource footPlayer;

    private bool isGround;

    void Start()

    {

        rBody = GetComponent<Rigidbody>();

        footPlayer = GetComponent<AudioSource>();

    }

    // Update is called once per frame

    void Update()

    {

        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space) && isGround == true)

        {

            rBody.AddForce(Vector3.up * 200);

        }

        float horizontal = Input.GetAxis("Horizontal");

        float vertical = Input.GetAxis("Vertical");

        if((horizontal!=0||vertical!=0)&&isGround==true)

        {

           if(footPlayer.isPlaying==false)

            {

                footPlayer.Play();

            }

        }else

        {

            footPlayer.Stop();

        }

    }

    private void OnCollisionEnter(Collision collision)

    {

        if (collision.collider.tag == "Ground")

            isGround = true;

    }

   private void OnCollisionExit(Collision collision)

    {

       if (collision.collider.tag == "Ground")

            isGround = false;

    }

}

截图 3：PlayerController 挂载参数截图.

射击系统开发：实现子弹逻辑与射击触发
创建子弹预制体：在 Hierarchy 窗口右键创建 3D 对象 - 球体（Sphere），命名为 “Bullet”，调整缩放为 (0.2,0.2,0.2)，为其添加 Rigidbody 组件，将 Bullet 拖入 Prefabs 文件夹作为预制体，删除场景中的 Bullet 对象。
在 Scripts 文件夹创建 C# 脚本，命名为 BulltControl，编写脚本：在 Start 方法中获取 Rigidbody 组件，为子弹施加向前的力（transform.forward * 800）实现发射；在 OnCollisionEnter 方法中编写碰撞检测逻辑，触发碰撞时销毁子弹。
在 Player 对象下创建空对象命名为 “FirePoint”，调整位置为 (0.2,1.5,0.5) 作为射击点；在 Player 对象下编写射击逻辑脚本，在鼠标左键输入时实例化 Bullet 预制体到 FirePoint 位置。
将 BulltControl 脚本挂载到 Bullet 预制体上，运行游戏调试子弹发射与碰撞销毁功能。

子弹脚本代码如下：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

public class BulltControl : MonoBehaviour

{

    // Start is called before the first frame update

    void Start()

    {

        GetComponent<Rigidbody>().AddForce(transform.forward * 800);

    }

    private void OnCollisionEnter(Collision collision)

    {

        Destroy(gameObject);

    }

    void Update()

    { }}

截图 4：子弹预制体参数及射击系统脚本截图

枪械系统开发：实现换弹夹逻辑

1. 在 Scripts 文件夹创建 C# 脚本，命名为 NewBehaviourScript，编写脚本逻辑：

定义枪口 / 子弹预制体、发射点、子弹数量、冷却时间等公共变量；定义音效、UI 文本及换弹状态标记 isReloading 等私有变量。

2. 在 Start 方法中获取音频组件并初始化 UI 显示；在 Update 方法中控制射击冷却，判断非换弹状态、有子弹时方可射击，触发实例化子弹、扣减子弹数、播放音效；按下 R 键且非换弹状态时触发换弹逻辑。

编写 ReloadLogic 方法开启换弹、触发换弹动画、播放音效；编写 Reload 方法重置子弹数量、解锁换弹状态；编写 UpdateBulletUI 方法实时更新子弹数量 UI 显示。

将 NewBehaviourScript 脚本挂载到 Player 对象，为 firePoint、fierPre、bulletPoint、bulletPre 等变量赋值，绑定 UI 中的 TextMeshProUGUI 组件，配置音效资源。

3. 运行游戏调试换弹、子弹计数及 UI 显示功能，检查换弹状态锁定、子弹数扣减与重置、UI 数据同步的正确性，调整参数优化游戏体验。

枪械核心脚本代码：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

using TMPro;

public class NewBehaviourScript : MonoBehaviour

{

    [Header("枪口与子弹")]

    public Transform firePoint;

    public GameObject fierPre;

    public Transform bulltPoint;

    public GameObject bulltPre;

    [Header("子弹设置")]

    private int bulltCount = 10;

    public int maxBullet = 10;

    private float cd = 0.2f;

    private float timer = 0;

    [Header("音效")]

    private AudioSource gunPlay;

    public AudioClip clip;

    public AudioClip check;

    [Header("UI显示")]

    public TextMeshProUGUI bulletText;

    // 🔥 关键：换弹中标记（正在换弹时不能开枪）

    private bool isReloading = false;

    void Start()

    {

        gunPlay = GetComponent<AudioSource>();

        UpdateBulletUI();

    }

    void Update()

    {

        timer += Time.deltaTime;

        // ✅ 加了判断：不在换弹中 才能射击

        if (timer > cd && Input.GetMouseButton(0) && bulltCount > 0 && !isReloading)

        {

            timer = 0;

            Instantiate(fierPre, firePoint.position, firePoint.rotation);

            Instantiate(bulltPre, bulltPoint.position, bulltPoint.rotation);

            bulltCount--;

            UpdateBulletUI();

            gunPlay.PlayOneShot(clip);

            if (bulltCount == 0)

            {

                ReloadLogic();

            }

        }

        // R键换弹

        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.R) && bulltCount < maxBullet && !isReloading)

        {

            ReloadLogic();

        }

    }

    void ReloadLogic()

    {

        isReloading = true; // 🔥 开始换弹 = 锁定射击

        GetComponent<Animator>().SetTrigger("Reload");

        Invoke("Reload", 1.5f);

        gunPlay.PlayOneShot(check);

    }

    void Reload()

    {

        bulltCount = maxBullet;

        isReloading = false; // 🔥 换弹结束 = 解锁射击

        UpdateBulletUI();

    }

    void UpdateBulletUI()

    {

        if (bulletText != null)

        {

            bulletText.text = bulltCount.ToString();

        }

    }

}

截图 5：枪械系统脚本代码及参数调试截图

（六）视听效果添加：音效播放与射击特效

视听效果资源赋值截图：

实验结果

本次实验基于 Unity 引擎完成了第一人称射击游戏基础功能开发，实现了以下核心效果：

人物控制：实现了 WASD 移动、空格键跳跃，在地面时可正常跳跃，移动时同步播放脚步声。
射击系统：点击鼠标左键可从指定射击点发射子弹，子弹飞行后碰到物体自动销毁，同时有枪口火光与弹壳弹出特效。
枪械与 UI：实现了子弹计数、射击冷却、R 键换弹功能，换弹时会播放换弹动画与音效，换弹期间无法射击，子弹数量实时显示在 UI 上。
整体运行：各模块联动正常，无明显逻辑冲突，游戏可稳定运行，满足第一人称射击游戏的基础操作体验。

讨论与结论（对实验现象、实验故障及处理方法、实验中存在的问题等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改进意见。）

（一）实验现象分析

人物移动与跳跃通过 Rigidbody 物理组件实现，地面碰撞检测保证了只有在地面时才能跳跃，避免了空中多次跳跃的问题。

射击与换弹通过状态变量 isReloading 控制，换弹期间锁定射击功能，避免了操作逻辑冲突，UI 实时显示子弹数让玩家清晰了解当前弹药状态。

音效与特效的同步播放，让操作有明确反馈，提升了游戏的沉浸感。

（二）实验故障及处理方法

故障：换弹时仍能射击，导致子弹数异常。

处理：添加 isReloading 布尔变量，换弹时设为 true，换弹结束后设为 false，在射击判断中加入!isReloading 条件，解决了换弹期间可射击的问题。

故障：子弹 UI 不更新。

处理：在扣减子弹和换弹完成后主动调用 UpdateBulletUI() 方法，确保子弹数量变化时 UI 同步刷新。

故障：跳跃时人物浮空。

处理：通过 OnCollisionEnter 和 OnCollisionExit 检测地面碰撞，只有 isGround 为 true 时才能触发跳跃，保证了跳跃的合理性。

（三）实验存在的问题

性能方面：子弹采用实例化 + 销毁的方式，频繁射击时会产生一定性能开销。

体验方面：没有准星辅助瞄准，射击精度依赖玩家视角控制；没有敌人与伤害系统，游戏可玩性不足。

代码方面：脚本功能耦合度较高，不利于后续功能扩展。

（四）改进方向

引入对象池技术复用子弹对象，减少频繁创建销毁带来的性能消耗。

添加准星 UI、敌人 AI 与血条系统，提升游戏可玩性。

优化代码结构，将射击、换弹、UI 等功能拆分为独立模块，降低耦合度。

本次实验完成了第一人称射击游戏的核心基础功能，包括人物移动跳跃、子弹发射、换弹逻辑、音效特效与 UI 显示等模块，验证了 Unity 组件化开发与 C# 脚本驱动游戏逻辑的可行性。通过调试解决了碰撞检测、状态锁定、UI 同步等问题，积累了 3D 游戏开发的实操经验，为后续完善游戏功能、提升用户体验打下了基础和以后的虚拟现实开发学习。

时锦｜Sujoy

第2-3次--学生实验报告-项目1-FPS射击

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