Unity Avanzado - Modulo 1 Unidad 1

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Outros

Analia Cerrudo

13/6/2023

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Programación de Video Juegos con
Unity. Nivel Avanzado.

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Módulo 1: Prototipado
Unidad 1: Física de Personajes y Proyectiles

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Presentación:
Bienvenidos al Nivel Avanzado del curso de Unity. Espero que lo aprendido les esté
ayudando a expresar su creatividad a través de este apasionante mundo, tanto como yo
aprendo de ustedes con sus dudas y sugerencias.
En este nivel potenciaremos las capacidades aprendidas en nivel anterior, aprendiendo
herramientas avanzadas del sistema de Unity, todo con el objetivo de poder hacer un
juego del estilo FPS o First Person Shooter (Disparador en Primera Persona). Ejemplos
de este tipo de juegos pueden ser DOOM, Quake, Counter-Strike, etc.
En esta unidad comenzamos a ver cómo movernos y disparar. Ustedes dirán que ya
vimos eso en el nivel anterior, pero en un juego de tipo FPS hay una serie de diferencias y
requisitos con respecto al juego que hicimos anteriormente. Eso no significa que todo lo
que vimos antes no sirve para un FPS, si no que necesitamos nuevas herramientas para
superar el desafío de un juego más complejo.

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Objetivos:
Que los participantes aprendan a combinar diversos conceptos para
crear:
 Un controlador de tipo FPS.
 Una cámara de tipo FPS.
 Un disparador de tipo FPS.

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Bloques temáticos:
 Cámara.
 Movimiento.
 Disparo.

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Consignas para el aprendizaje colaborativo

En esta Unidad los participantes se encontrarán con diferentes tipos de actividades que,
en el marco de los fundamentos del MEC*, los referenciarán a tres comunidades de
aprendizaje, que pondremos en funcionamiento en esta instancia de formación, a los
efectos de aprovecharlas pedagógicamente:
Los foros proactivos asociados a cada una de las unidades.
La Web 2.0.
Los contextos de desempeño de los participantes.

Es importante que todos los participantes realicen algunas de las actividades sugeridas y
compartan en los foros los resultados obtenidos.
Además, también se propondrán reflexiones, notas especiales y vinculaciones a
bibliografía y sitios web.
El carácter constructivista y colaborativo del MEC nos exige que todas las actividades
realizadas por los participantes sean compartidas en los foros.

* El MEC es el modelo de E-learning colaborativo de nuestro Centro.

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Tomen nota:
Las actividades son opcionales y pueden realizarse en forma individual, pero siempre es
deseable que se las realice en equipo, con la finalidad de estimular y favorecer el trabajo
colaborativo y el aprendizaje entre pares. Tenga en cuenta que, si bien las actividades son
opcionales, su realización es de vital importancia para el logro de los objetivos de
aprendizaje de esta instancia de formación. Si su tiempo no le permite realizar todas las
actividades, por lo menos realice alguna, es fundamental que lo haga. Si cada uno de los
participantes realiza alguna, el foro, que es una instancia clave en este tipo de cursos,
tendrá una actividad muy enriquecedora.
Asimismo, también tengan en cuenta cuando trabajen en la Web, que en ella hay de todo,
cosas excelentes, muy buenas, buenas, regulares, malas y muy malas. Por eso, es
necesario aplicar filtros críticos para que las investigaciones y búsquedas se encaminen a
la excelencia. Si tienen dudas con alguno de los datos recolectados, no dejen de consultar
al profesor-tutor. También aprovechen en el foro proactivo las opiniones de sus
compañeros de curso y colegas.

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Cámara

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Viendo en primera persona
Comencemos viendo la primera diferencia entre un juego FPS y un Top-down Shooter
(disparador de cámara superior, como el que hicimos la unidad pasada), y esta sería la
cámara. En el nivel anterior no necesitábamos mucho de ella, con que este quieta
mirando al lugar correcto alcanzaba, mientras que en un FPS necesitamos que la cámara
se mueva según donde el jugador mire. Veamos cómo.
Emparentamiento
Anteriormente el personaje se movía, pero la cámara se quedaba quieta, comportamiento
deseable y esperado al tener dos objetos separados, pero hay otras situaciones en las
cuales esperamos otra reacción. En estas situaciones deseamos que un objeto este
alineado con otro, también conocido como “emparentado”. Ejemplos de esta situación
puede ser el caso de equiparse objetos al personaje, como ponerse un sombrero y que
este esté fijo en la cabeza, o ponerse unas botas y que sigan a los pies, hasta el caso de
ponerse un arma y que esté fija en la mano.
Cuando un objeto “H” está emparentado al objeto “P” se considera hijo del objeto P, por
ende, H se mueve, rota y se escala junto a P. Vimos algo al respecto anteriormente
cuando visitamos GUI, donde teníamos un objeto Canvas y varios objetos dentro de él,
como botones, texto e imágenes. En ese caso dichos objetos serian hijos del objeto
Canvas, cosa que también indica que un objeto Padre puede tener muchos objetos Hijo.
Para comprender mejor esto repasemos la forma de emparentar objetos, la cual consta
simplemente de arrastrar el objeto que deseamos que sea hijo al objeto padre desde el
panel de Hierarchy.

Como vemos, Unity nos indica que un objeto es hijo de otro poniendo una flecha al lado
del objeto padre, y poniendo al hijo debajo del objeto padre, espaciado un poco hacia la
derecha.

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La flecha al lado del padre sirve para ocultar y mostrar los hijos. Cuando la misma está
apuntando hacia abajo, indica que los hijos son visibles, mientras que si apunta a la
derecha indica que los hijos están ocultos. Para cambiar esto simplemente hacemos clic
en la flecha.

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Ejercicio N°1
 Crear cuatro objetos vacios llamados “Brazo”, “Antebrazo”, “Mano” y “Espada”.
 Emparentarlos de forma tal que la “Espada” sea hijo de “Mano”, “Mano” de
“Antebrazo” y “Antebrazo” de“Brazo”.
Ejercicio N°2
 Crear tres objetos vacios llamados “Anillo1”, “Anillo2” y “Pulsera”.
 Emparentarlos de forma tal que “Anillo1” y “Anillo2” sean hijos de “Mano” y
“Pulsera” de “Brazo”.

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Posición Relativa
En la escuela cuando nos hablaron de ejes cartesianos aprendimos que la posición de un
objeto es relativa al punto central del sistema. Si un objeto está en la posición (6,2), esto
significa que está a 6 unidades yendo en la dirección del eje X y 2 sobre la del eje Y. Esto
se conoce como que el objeto esta en el “Sistema de Coordenadas Global”.

Cuando un objeto es hijo de otro se encuentra fuera del Sistema de Coordenadas Global,
y pasa a estar en el “Sistema de Coordenadas Local” del padre. Esto implica que el punto
central pasa a ser la posición del padre y si el padre se mueve nos movemos, pero sin
cambiar nuestro valor posición en el transform, por lo que nuestra posición es “relativa”.
Tomemos el ejemplo de un auto. Nosotros estamos sentados en el asiento, por lo que
estaríamos emparentados al asiento. Si el auto se mueve se mueve el asiento, y por ende
nosotros, por más que nuestra posición con respecto al asiento se mantenga. El auto está
emparentado al mundo, y el mundo claramente se mueve, por ende, mueve al auto, y a
nosotros. El mundo gira con respecto al sol, el sol con respecto a la vía láctea, etc.

Entonces por eso se dice que un objeto tiene posición relativa a su padre, porque su
posición comienza desde la posición del padre. Si un objeto no tiene padre, su posición
comienza desde el centro del mundo.

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Ejercicio N°3
 Crear un cubo y cuatro cilindros.
 Estirar el cubo para que parezca el cuerpo de un auto, y los cilindros para que
parezcan ruedas del mismo.
 Emparentar los cilindros al cuerpo del auto y moverlos para posicionarlos como
ruedas.
 Mover el cuerpo del auto y ver como las ruedas se mueven junto a él.
Ejercicio N°4
 Crear 4 cilindros y estirarlos para que parezcan pinches (si se consigue un
modelo 3D de cono mejor).
 Emparentarlos en las ruedas y posicionarlos como pinches de las mismas.
 Mover el auto y ver como se mueve todo junto a él.

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Rotación del Padre
Nuestra posición depende de la de nuestro padre, pero no es lo único que nos afecta. En
el ejemplo del auto hablamos de que está dentro del mundo y el mundo se mueve, pero
también rota y esta rotación también nos afecta. Esto se debe a que nuestra posición no
solo es relativa a nuestro padre, sino también a su orientación, ya que, al rotar nuestro
padre rotan sus ejes. Decir que estamos en la posición (6,0) implica estar a 6 unidades
sobre el eje X con respecto al centro del padre, y si el mismo esta rotado, el eje X
también, por lo que apunta a otro lado.

Entonces, si el mundo se quedase quieto, pero siguiese rotando, nuestra posición también
se vería afectada, ya que los ejes cambian su dirección, o también, cuando el auto gira en
una esquina, nuestra posición también cambia. Y cuando rota nuestro padre, no solo
cambia nuestra posición sino también la rotación, ya que la rotación también es relativa.
Escala del Padre
Ya vimos dos de las tres transformaciones de un objeto, falta la tercera que sería la
escala. Como sabemos la misma sirve para cambiar las dimensiones del objeto,
estirándolo sobre sus ejes. Si nosotros escalamos nuestro padre también cambia el
tamaño de sus ejes. Un objeto con escala (1,1,1) tiene sus ejes con un largo de 1 unidad
(normalmente un metro), pero si lo escalamos a (2,2,2), los ejes tienen un tamaño de 2
unidades. Esto implica que si nuestra posición es (2,2,2), pero nuestro padre esta
escalado a (3,3,3) los largos de sus ejes valen 3. Entonces moverse dos unidades sobre
un eje de largo 3 sería lo mismo que moverse 6, por ende, nuestra posición seria (6,6,6).
Esto se va a aclarar un poco mas con los ejercicios a continuación.

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Ejercicio N°5
 Rotar las ruedas del auto hecho en el ejercicio anterior y ver como los pinches
se mueven.
 Rotar el auto del ejercicio anterior y ver como se mueven las ruedas y los
pinches
Ejercicio N°6
 Crear un tanque con un cubo que represente el cuerpo, otro que represente la
cúpula y que este emparentado al cuerpo, y un cilindro que represente el cañón
y que este emparentado a la cúpula.
 Rotar la cúpula y ver como se mueve el cañón.
 Rotar el tanque y ver como se mueve la cúpula y el cañón.
Ejercicio N°7
 Escalar el tanque y el auto de los ejercicios anteriores y ver como se escalan
también los hijos.
 Escalar las ruedas del auto y ver como se escalan los pinches.
 Escalar la cúpula del tanque y ver como se escala el cañón.

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Cambio de Pivot
Si creamos un cubo y lo rotamos, vemos como el mismo rota con respecto a su centro,
pero ¿Porque no rota con respecto a una esquina? ¿o con respecto a un lado? Esto se
debe a que todo objeto tiene un pivot, o sea, un centro, y que el mismo viene definido
desde el modelo 3D. O sea que, si modificamos desde el modelo 3D el pivot del cubo
para que sea una esquina, y en Unity rotamos el objeto, va a rotar desde la esquina en
vez de desde el centro. Algo de esto vimos cuando vimos GUI, al mover el circulo azul
que todo objeto tenia y ver como cambiaba su eje de rotación, pero lamentablemente no
tenemos dicho circulo cuando hablamos de objeto 3D, para ello tenemos otra solución.
Simplemente creamos un objeto vacío y emparentamos el objeto a cambiar el pivot dentro
de él. El objeto al ser relativo al padre vemos que, si rotamos el objeto padre, el objeto hijo
gira alrededor del centro del objeto padre, por lo que podríamos decir que el padre seria el
nuevo pivot del objeto hijo.

En este caso creamos un objeto vacio que actúe como padre del cubo, movemos el cubo
para que su esquina quede alineada al centro del padre y lo rotamos.
Esto es muy útil a la para cambiar el pivot original de un modelo 3D al cual no podemos
modificarlo. Por ejemplo, su conseguimos el modelo de un auto cuyo pivot se encuentra
en el techo, probablemente queramos cambiarlo para que este en el piso, por lo que
emparentaríamos el auto en un objeto vacio y lo moveríamos. Otro uso que tiene es
cuando un objeto viene mal orientado para Unity. Por ejemplo, si bajamos una nave y el
frente de la nave está mirando hacia el eje Y, veríamos a la nave mirando hacia arriba, por
lo que una solución seria poner la nave dentro de un objeto vacío y rotarla.

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Ejercicio N°8
 Crear un cubo y emparentarlo a un objeto vacio para hacer que su pivot este en
el centro de la cara inferior.
 Realizar el mismo procedimiento con un cilindro y una esfera.
Ejercicio N°9
 Crear un cilindro y emparentarlo dentro de un objeto.
 Rotar el cilindro de forma tal que en vez de estar parado este recostado.
 Ver como el eje Y del hijo está alineado al eje Z del padre, de forma tal que si
tenemos el padre con rotación (0,0,0) vemos al cilindro recostado.
 Mover el cilindro para que el pivot del padre este en su parte inferior.

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Cámara en tercera persona
Ahora que sabemos cómo emparentar objetos, podemos emparentar la cámara dentro del
personaje, y entonces el personaje al moverse movería la cámara. Si tomamos el ejemplo
donde creamos un cubo el cual lo movíamos para adelante y para atrás, y rotábamos
hacia la izquierda y derecha con las flechas del teclado, y a dicho cubo le emparentamos
la cámara, moviéndola para que se encuentre detrás del objeto y mirando hacia él, ya
tenemos una cámara en tercera persona.

Rotando la cámara
Ahora que tenemos la cámara dentro del personaje, quedaría poder moverla con el
mouse, esto lo podemos hacer usando ejes de input (Input.GetAxis). Recordemos que los
ejes del input que representan al mouse se llaman “Mouse X” y “Mouse Y” (ver el Input
Manager). Entonces, para rotar un objeto con el mouse podríamos hacer lo siguiente.

Si quisiéramos podríamos aplicar las dos rotaciones del mouse en un solo componente y
agregárselo a la cámara, los invito a probar y ver el resultado.

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EjercicioN°10

 Crear un cubo y emparentar la cámara poniéndola de forma que este ubicada
detrás del cubo y mirando al mismo.
 Agregarle un componente a la cámara que la rote usando los ejes del mouse,
rotando con el eje x del mouse (“Mouse X”) el eje Y del objeto, y con el eje y del
mouse (“Mouse Y”) el eje X del objeto.

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Vemos claramente que no es el comportamiento deseado. Esto se debe a que como
“transform.Rotate” rota con respecto a las coordenadas del propio objeto, cuando
nosotros rotamos el eje X, rota el eje Y, cambiando hacia donde rota el mismo.
Mas allá de ese problema hay otro error de concepto ya que en un juego en primera
persona, cuando movemos el mouse hacia los lados no se mueve la cabeza, sino el
cuerpo entero. Por lo que el movimiento del eje x del mouse debería rotar al personaje
entero, y el movimiento del eje y del mouse solamente debería rotar la cámara en el eje x,
haciendo que cuando movamos el mouse verticalmente se mueva de igual forma.
En resumen, el movimiento horizontal del mouse tiene que rotar al personaje entero
horizontalmente, y el movimiento vertical del mouse debe mover solamente a la cámara
emparentada al personaje de forma vertical.

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Ejercicio N°11
 Crear dos componentes, uno que rote al objeto horizontalmente (eje Y del
objeto) con el movimiento horizontal del mouse (“Mouse X”) y otro que rote al
objeto verticalmente (eje X) con el movimiento vertical del mouse (“Mouse Y”).
 Agregar el componente de movimiento horizontal al cubo del ejemplo anterior, y
el de vertical a la cámara emparentada al cubo.
EjercicioN°12
 Agregar a la cúpula del tanque de los ejercicios anteriores el componente de
movimiento horizontal y al cañón el del movimiento vertical.
 Ver como el cañón rota con respecto a su centro, en vez de su posición de
encastre con la cúpula.
 Emparentar un objeto vacio al centro de la cúpula y el cañón al mismo.
 Probar nuevamente y ver que se comporta correctamente debido a que se
cambio el pivot del cañón.

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Limitando la rotación de la cámara
El problema que nos queda resolver por ultimo sería el de limitar la rotación, ya que la
cámara actualmente podría dar la vuelta entera, y el cañón del tanque se puede meter
dentro del cuerpo del mismo. Esto lo tenemos que resolver limitando el rango de rotación.
Si repasamos lo visto en condición de victoria y derrota, vimos los operadores de
comparación, los cuales podrían servir para preguntar si el ángulo de rotación esta fuera
de los límites establecidos, y en tal caso corregirlo. Eso suena bien, pero preguntar por el
valor de un ángulo no es siempre una buena idea, debido a un problema llamado “Gimball
Lock”.
Este fenómeno se produce en ciertas combinaciones de rotaciones en las cuales dos ejes
rotan como si fuese un solo eje. Esto se debe a que las rotaciones internamente
funcionan como círculos concéntricos donde cada circulo representa un eje, y cada eje
está emparentado dentro del otro. El orden particular de emparentamiento varia según el
software a utilizar, en el ejemplo de la imagen vemos como al rotar el eje X hasta el
ángulo -90, el eje Z roto junto a él (ya que está emparentado al eje X) y se alineo al eje Y,
provocando que ambos ejes roten al objeto de la misma forma.

Ahora, ¿Porque nunca nos enteramos de este problema antes?, porque Unity lo corrige
automáticamente rotando todos los ángulos para prevenir el error, por lo que es
transparente para nosotros, pero hace que preguntar por los ángulos actuales no sea algo
fiable, ya que cambian constantemente.
Mas información con respecto a este problema en los links del material complementario.

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Ejercicio N°13
 Crear un cubo.
 Desde el editor, utilizando el gizmo de rotación, rotarlo lentamente hacia abajo
en el eje X y observar como cuando el ángulo llega a ser mayor a 90 los ejes Y
y Z cambian de valor.

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Una posible solución es usar un contador, o sea, una variable que mantenga el ángulo
deseado, y decirle a Unity que ponga el objeto en dicho ángulo. La diferencia radica en
que si nosotros, cambiamos la rotación de un objeto Unity automáticamente la va a
convertir a una rotación que solucione el problema, modificando la rotación a otra
diferente, pero nosotros en nuestro contador vamos a seguir teniendo la rotación original y
así saber la rotación sin la corrección. Esto lo podemos lograr de la siguiente forma.

Lo que hicimos acá fue usarel operador “=” para cambiar el valor de la propiedad
“transform.eulerAngles”, la cual representa la rotación del objeto en ejes X, Y, Z, a
diferencia de “transform.rotation”, que lo representa en quaterniones (mas info en material
complementario). Luego creamos un nuevo Vector3 (variable con 3 ejes) con la
instrucción “new Vector3” y le pasamos por parámetros la rotación deseada, sin
preocuparnos por el “Gimball Lock”. Una vez que Unity ejecute la rotación
automáticamente la corrige.
Lo único que queda seria comprobar que el ángulo no se exceda del rango deseado.
Podríamos hacerlo manualmente con ifs preguntando si es menor a -90 y en tal caso
volver a poner el valor en -90, o mayor a 90 y ponerlo en 90.

La alternativa igual de efectiva, pero más resumida es usar la instrucción “Mathf.Clamp”,
la cual recibe tres parámetros, primero el numero a limitar, segundo el valor mínimo, y
tercer el valor máximo, así devolviendo el valor limitado.

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Ejercicio N°14
 Crear un componente que rote un objeto en el eje X dentro del rango -90 a 90.
 Usarlo en el ejemplo del cubo con la cámara emparentada, reemplazando el
componente que rotaba con transform.Rotate.
Ejercicio N°15
 Crear una capsula (GameObject -> 3D Object -> Capsule).
 Emparentar la cámara dentro de la misma, de forma tal que la cámara quede
dentro de la capsula en la parte superior, a la altura de lo que sería la cabeza de
la misma.
 Poner el script de rotación horizontal en la capsula, y el de rotación vertical
limitada en la cámara.

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Movimiento

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Moviéndose en primera persona
Una vez que ya logramos tener la cámara deseada, necesitamos avanzar sobre el
movimiento deseado. Si bien nosotros aprendimos a mover objetos en el nivel anterior,
hay una serie de diferencias clave entre el movimiento de un Top-down Shooter y un First
Person Shooter, las cuales son manejadas por el componente “CharacterController”.
CharacterController
Nosotros anteriormente para hacer que nuestro jugador no traspase paredes usamos
Rigidbody en modo “Dinámico Bloqueador” (recuerden que dicha terminología solamente
se usa dentro del curso). También vimos que dentro de las propiedades de un Rigidbody
tenemos Gravedad, pero lamentablemente la misma se ve detenida por tener Drag en
Infinity. Una opción sería manejar este objeto en modo “Dinámico Bloqueador Realista”, o
sea, usando físicas realistas para ello, pero tendríamos el problema mencionado
anteriormente cuando hablamos de física, no son adecuadas en la mayoría de las
situaciones y son difíciles de manejar.
Otros problemas aparte de ello es que normalmente un personaje puede subir escalones
de cierta altura, cosa que con un Rigidbody no podríamos lograr ya que se chocaría con
ellos, y también tenemos un límite en las pendientes que podemos subir, cosa que el
Rigidbody no tendría en cuenta y subiría cualquier tipo de pendiente.

Si bien todos esos problemas se pueden resolver por código, el mismo sería mucho más
complejo de lo deseado, y por suerte Unity cuenta con un componente que ya lo hace por
nosotros, el CharacterController. Este componente es una versión reducida del Rigidbody,
la cual no aplica física, pero previene que se traspasen paredes, tiene la capacidad de
subir escalones y limita la pendiente máxima que podemos subir. Otro detalle es que
viene con su propio Collider en forma de Cápsula, el cual es muy utilizado a la hora de
representar el cuerpo de un ser humanoide, por lo que NO es necesario que nuestro
objeto posea un Collider ni Rigidbody.

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Veamos sus propiedades:
 Height, Center, Radius: Determinan el tamaño y posición de la capsula de colisión.
 Step Offset: La altura máxima de los escalones que puede subir.
 Slope Limit: El ángulo máximo de pendientes que puede subir en grados.
 Skin Width: Que tanto el collider puede traspasar objetos sin que se considere una
colisión. Este valor sirve como colchón para que el choque contra otros objetos sea
más suave. Unity recomienda que el valor sea el 10% del radio del objeto.
 Min Move Distance: Si queremos mover al objeto menos distancia que este valor, el
objeto no se mueve. Sirve para evitar movimientos pequeños debido a
imperfecciones en el código de movimiento. Por lo general 0 es un buen valor.
Este componente por sí solo no hace nada, requiere que le indiquemos por código cuando
deseamos movernos. Para ello el mismo posee una instrucción similar a “Translate”
llamada “Move”, la cual recibe la dirección en la cual deseamos movernos, y se encarga
de mover el objeto, detectar colisiones, subir escalones y controlar pendientes.

Primero accedemos al componente, tanto haciendo GetComponent a nosotros mismos
(recordar la optimización de esto) o por una propiedad configurable desde el editor. Una
vez que tengamos una variable que se conecte al mismo, podremos hacer uso de la
instrucción Move, la cual recibe por parámetros un Vector3 indicando la cantidad que nos
deseamos mover en cada eje. Para ello creamos una nueva variable de tipo Vector3 con
la instrucción “new Vector3” y luego cambiamos los valores de los ejes por la cantidad
deseada a mover. En este caso, no le pasamos ningún parámetro a la instrucción, ya que
en este caso preferimos modificar sus propiedades luego de crearlo.

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Ejercicio N°16
 Crear una capsula, quitarle el Collider y agregar un CharacterController.
 Agregar un componente que rote hacia los lados y mueva hacia adelante y
atrás con teclas usando la instrucción Move del CharacterController.
 Crear con cubos un escenario de prueba, con pendientes y escalones de
diferentes alturas.
 Probar mover al personaje por las diferentes pendientes y escalones probando
diferentes valores para “Step Offset” y “Slope Limit”.

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Simulando la gravedad
Si realizamos el ejercicio anterior, veremos que luego de subir escalones o pendientes, el
objeto no baja. El componente CharacterController no aplica gravedad, deja a decisión del
programador como manejarla. Por ende, tendremos que simularla nosotros mismos.
Para lograr simularla analicemos un poco la situación. La gravedad es una fuerza que nos
empuja constantemente hacia el suelo. Esta fuerza a medida que pasa el tiempo se va
acumulando, por ende, va creciendo la velocidad en la cual nos desplazamos hacia abajo.
Cuando tocamos el suelo nos detenernos, por ende, en dicha situación la gravedad se
anula. De este análisis podemos sacar las siguientes conclusiones.
Primero, para simular la gravedad debemos tener una variable que almacene nuestra
gravedad actual,la cual constantemente va aumentando, y dicha variable nos va a servir
para saber a qué velocidad nos movemos hacia abajo. La misma al aumentar
constantemente va a dar la sensación de aumento de velocidad por gravedad.

Una vez hecho esto lo que quedaría es detectar si chocamos contra el suelo. Por suerte
esto también lo hace el componente, a través de la propiedad “isGrounded”. La misma es
un booleano que se activa o desactiva luego de ejecutar la instrucción Move, indicando si
el ultimo movimiento involucro una colisión contra el suelo o no.

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Ejercicio N°17
 Modificar el componente de movimiento anterior para agregarle gravedad.
 Detectar la colisión contra el suelo comprobando si la propiedad “isGrounded”
está en true LUEGO de ejecutar la instrucción Move (debajo). En tal caso,
anular la gravedad (igualarla a 0).
Ejercicio N°18
 Modificar el componente de movimiento anterior para salto.
 Para ello habría que cambiar el valor de la gravedad de forma tal que, en vez de
empujar hacia abajo, empuje hacia arriba cuando presionemos la tecla de salto.
Ejercicio N°19
 Modificar el componente de movimiento anterior para saltar únicamente cuando
estamos tocando el suelo.

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Disparo

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Disparando en primera persona
Ya cada vez estamos más cerca de lograr tener a nuestro personaje listo. Falta lo más
importante y divertido, disparar. Se preguntarán porque volvemos a ver esto, y como se
imaginarán, la respuesta es similar a las anteriores, el disparo en FPS tiene diferencias.
Proyectiles Veloces
Numerosas veces hemos dicho que el sistema de físicas tiene sus límites, y uno de los
más importantes es a la hora de manejar objetos veloces. Cuando un objeto se mueve
muy rápido, corremos el riesgo de que traspase las paredes, ya que entre frame y frame
puede llegar a moverse tanto que nunca la toque.

Hay soluciones a este problema, como configurar “Colisiones Continuas” en el
componente Rigidbody, las cuales cambian la forma de detectar colisiones para prevenir
estos errores, pero esta forma cuesta mucho más, pudiendo reducir drásticamente los
FPS de nuestro juego si no la usamos correctamente. Debido a ello, no es una práctica
usable a la hora de hacer disparos de balas, ya que ellas van demasiado rápido y hay
demasiadas en escena.
Otro detalle a tener en cuenta más allá del aspecto gráfico es que la bala de un arma, al ir
tan rápido, no llega a ser visible, por lo que instanciar un objeto y moverlo a una velocidad
gigante también sería un gasto de tiempo para dibujar un modelo 3d que no se va a ver, y
que pronto va a ser destruido.
La solución aquí seria no instanciar balas, y usar la instrucción Raycast.

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Instrucción Raycast
Ella crea una línea imaginaria que sale desde un punto y en una dirección para saber si
choco y contra que. Choca contra colliders de objetos, NO contra la forma gráfica. Si un
objeto no tiene Collider, o el rayo choca contra la forma gráfica, no hay colisión.

La ventaja de esta técnica es que no requiere que se cree ningún objeto, por lo que no
hay que perder tiempo de proceso en ello, ni en dibujarlos, ni detectando colisiones de
forma continua o eliminándolos. En vez de ello, es una simple instrucción de código que
instantáneamente lanza el rayo y nos indica contra que choco, todo ello en el momento en
el cual ejecutamos la instrucción.
Para las balas de un arma de fuego esto es ideal, ya que, a menos que queramos hacer
una simulación híper realista de un arma, la bala en un videojuego puede atravesar todo
el escenario en un instante, por lo que si ejecutamos dicha instrucción en el momento en
el cual apretamos la tecla, y dañamos al objeto al que choca, es perfectamente válido.
La instrucción se llama “Physics.Raycast” y tiene muchas formas de ejecutarse, cada una
ofreciendo diferentes niveles de información. Veamos algunas de ellas.

Esta es la versión más simple, la cual recibe como primer parámetro el origen del rayo (la
punta del arma en este caso), como segundo parámetro la dirección del rayo (hacia donde
mira el arma) y finalmente retorna un booleano indicando si choco con algo o no.
Veamos que al primer parámetro le pasamos “transform.position”, o sea, la posición del
componente, y como segundo “transform.forward”, el cual representa la dirección en la
cual está mirando el objeto.

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Ejercicio N°20
 Crear un componente que dispare un rayo desde la posición donde esta
(transform.position) hacia donde está mirando (transform.forward).
 Indicar si choco o no con un mensaje en la consola.
Ejercicio N°21
 Crear un componente que dispare un rayo desde la posición donde esta
(transform.position) hacia arriba del objeto (transform.up).
 Indicar si choca encendiendo y apagando un objeto. Para ello se puede tener
una referencia al objeto con una propiedad de tipo GameObject, y hacer uso de
la instrucción SetActive de la misma.
Ejercicio N°22
 Crear un componente que mueva el objeto hacia adelante constantemente y
que dispare un rayo desde la posición donde esta (transform.position) hacia
donde está mirando (transform.forward).
 Si choca contra algo, usar “transform.Rotate” para desviar su curso.

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Si bien hay situaciones en las cuales con saber si algo va a chocar o no es suficiente,
como saber si un objeto esta en rumbo a chocar a otro independientemente de la
distancia, la mayoría de las veces necesitamos ser más específicos. Veamos la siguiente
sobrecarga (forma de ejecutarlo).

Esta versión recibe un tercer argumento, el cual indica hasta donde tiene que llegar el
rayo, a diferencia de su versión más simple, la cual va hasta el infinito. Esta versión tiene
más usos, como sensor para saber si un auto está a punto de chocar, o si un objeto está
cerca del suelo, tirando un rayo corto desde sus pies hacia abajo, etc.

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Ejercicio N°23
 Crear un componente que mueva un objeto constantemente hacia adelante y
que dispare un rayo desde la posición donde esta hacia donde está mirando
con una distancia máxima de 2 unidades.
 Si el rayo choco contra algo, tieneque quedarse quieto y rotar hasta que el rayo
deje de chocar, situación en la cual tiene que volver a moverse. Esto se puede
resolver simplemente usando un IF y un ELSE.
Ejercicio N°24
 Crear un componente que mueva un objeto hacia adelante y dispare dos rayos
de 2 unidades de distancia, uno para cada uno de sus lados (“transform.right” y
“-transform.right”, o sea, su derecha por -1).
 Si choco el rayo derecho, mover el objeto a la izquierda y viceversa.

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Ambas versiones tienen un problema. El rayo no sabe de qué objeto salió ni que
componente lo ejecuto, por ende, no sabe que Layers tiene el objeto. Recordemos que
una forma de prevenir que ciertos objetos colisionen con otros es configurando la “Layer
Collision Matrix” en el Physics Manager (Edit -> Project Settings -> Physics), pero como el
rayo no sabe que objeto lo lanzo, no puede filtrar la colisión. La capacidad de filtrar lo que
choca el rayo es muy necesaria, ya que recordemos que quizás tenemos Colliders
destinados a PowerUps o a sensores para abrir puertas, los cuales no deberían detener
una bala. Veamos otra versión de Raycast que si lidia con ello.

La propiedad de tipo “LayerMask” es una propiedad que permite seleccionar un conjunto
de layers. Dicho conjunto al pasárselo a la instrucción Raycast le indica que solamente el
rayo colisione contra esos layers, ignorando los demás. De esta forma podemos
especificar desde una propiedad a cuáles layers queremos chocar y a cuáles no.

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Ejercicio N°25
 Crear un componente que mueva un objeto hacia adelante y dispare un rayo
hacia adelante para saber si tiene que continuar o rotar para esquivar el
obstáculo. El mismo debe colisionar solo contra objetos que tengan el layer
“Pared”, ignorando cualquier otro layer.
Ejercicio N°26
 Crear un componente que mueva un objeto hacia adelante y dispare dos rayos,
uno de 3 unidades de distancia, otro de 2, y que solo choquen contra el layer
“Pared”. Si ningún rayo choco, moverse a 5 unidades por segundo, si choco el
de 3 de distancia moverse a 3, y si choco el de 2 rotar.
Ejercicio N°27
 Crear un componente que mueva un objeto hacia adelante y dispare dos rayos,
uno que choque solo contra el layer “Pared” y el otro solo contra “Acelerador”.
(Usar dos propiedades de tipo LayerMask). Si choco contra Pared frenar y rotar,
si choca contra Acelerador ir a 5 unidades de velocidad, y si no choco a 3.

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Faltaría un paso más, obtener información de la colisión, ya que con solo saber si
colisiono con algo no alcanza, necesitamos saber al menos contra que. Veamos cómo.

Se agregó un parámetro más, el que dice “out hit”, entre medio de los anteriores. Este
parámetro es un poco diferente a lo que venimos acostumbrados, ya que como vemos, le
estamos pasando una variable de tipo “RaycastHit” llamada “hit”, la cual es una variable
que posee datos de la colisión. Pero si lo pensamos detenidamente, no tiene sentido
pasarle datos de la colisión al rayo, antes de que haya sucedido una, ya que la idea es
que el Raycast nos de datos sobre ella, no que se los demos nosotros, y allí es donde
entra la palabra “out”.
Out se encarga de cambiar el sentido del parámetro, ya que, cuando nosotros le pasamos
un dato a la función, es un dato que le damos a ella, un dato que entra a la función (de
hecho, en otros lenguajes de programación podemos especificar la palabra “in”).
Entonces, Out al revertir el sentido indica que la función va a darnos datos, y los va a
poner en la variable “hit” en este caso. Esta es una forma de que una función devuelva
más de un dato a la vez. Tener en cuenta que no cualquier parámetro puede ser out, solo
los que fueron programados de tal forma, como en Raycast.
En este caso creamos una variable de tipo RaycastHit llamada “hit”, pero no le pusimos
ningún valor inicial, ya que al pasarse como out, el valor de la variable va a ser
completado por el Raycast. Si devuelve true la variable hit va a tener información con de
la colisión. Como vemos en la imagen, la propiedad “collider” nos dice contra que Collider
choco, y la propiedad “gameObject” del “collider” (recordemos que todo componente tiene
una propiedad que indica el objeto en el que está) accedemos al objeto que choco.
Claramente al tener acceso al collider o al gameObject podemos hacer GetComponent
como hacíamos anteriormente, como, por ejemplo, para acceder al componente Vida y
restarle, de esta forma agregando un nuevo tipo de arma al juego.

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Ejercicio N°28
 Crear un componente que mueva un objeto hacia adelante y dispare un rayo
hacia adelante. En caso de que el rayo colisione, destruir al objeto que choco.
Recuerden destruir el GameObject y no el Collider (hit.collider), ya que lo último
solamente quitaría el componente.
Ejercicio N°29
 Crear un componente que mueva un objeto hacia adelante y dispare un rayo
hacia adelante. En caso de que el rayo colisione, desactivar al objeto que choco
usando la instrucción SetActive del GameObject.
Ejercicio N°30
 Crear un componente que mueva un objeto hacia adelante y dispare un rayo
hacia adelante. En caso de que el rayo colisione, acceder al componente
Rigidbody del mismo y ejecutar la instrucción AddForce. Tener en cuenta que
para que los objetos a los que choca les haga efecto, tienen que estar
configurados en “Dinámico Bloqueador Realista”, o sea, sin Infinito en Drag y
sin bloquear rotaciones.

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Tenemos más datos como el punto exacto de colisión y la distancia, cosa que podríamos
usar para reducir el daño según la distancia recorrida, o instanciar un sistema de
partículas de chispas en el lugar donde choco la bala, para indicarle al usuario que la bala
choca contra algo, ya que, al ser invisible, no tenemos mucha idea de a donde fue la bala.
Por ultimo quizás no siempre queremos tener tanto nivel de control y queremos ejecutar
versiones más simples. Por ejemplo, tenemos una combinación que no necesita
especificar ni distancia ni layers.

Y otra que permite especificar solamente el largo.

De hecho, hay 16 posibles combinaciones de uso, pero, por ejemplo, no tenemos una que
nos dé información de la colisión y nos permita especificar solamente los layers sin
especificar el largo. De todas formas, con las vistas hasta ahora es más que suficiente.

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Ejercicio N°31
 Crear un componente que en el tire un rayo hacia delante y que si choco contra
algo instancie un sistema de partículas en el lugar en el que choco.
Ejercicio N°32
 Crear un componente que tire un rayo hacia delante. Si choco, y la distancia es
menor a 5 instanciar un sistema de partículas, y si es mayor otro diferente.
Ejercicio N°33
 Crear un componente que en el Awake tire un rayo hacia delante y mueva al
objeto hacia adelante según la distancia (a mayor distancia, más se mueve).
Ejercicio N°34
 Crear un componente que en el Awake tire un rayo hacia delante y mueva al
objeto hacia adelante según la distancia (a mayor distancia, menos se mueve).

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Rayos desde la cámara
Ya sabemos disparar rayos desde un objeto hacia donde está mirando, pero nosotros al
estar en un juego en primera persona tenemos que disparar hacia donde la cámara está
mirando, ya que la misma seria los ojos del usuario, y el centro de la pantalla es a donde
está mirando la cámara. Por ende, podemos sacar por conclusión que, si tiramos un rayo
desde la cámara hacia donde está mirando seria disparar un rayo hacia el objeto que está
en el centro de la pantalla.
Para lograr ello bastaría con simplemente poner un componente en la cámara que tire el
rayo usando “transform.position” y “transform.forward”. Si bien ello es completamente
valido, a nivel organización no tiene sentido, ya que el arma no está en los ojos, y si
tenemos varias armas que usan rayos, no vamos a querer tener muchos componentes en
la cámara. Para ello podemos aun dejar el componente de disparo en un objeto que
represente el arma, de hecho, en cualquier objeto que queramos. Claramente en ese caso
no podemos usar “position” y “forward” ya que no estaríamos tirando el rayo a donde
estamos mirando. Para ello podemos usar la propiedad “Camera.main”.
Dicha propiedad siempre está conectada a la cámara que tenga el tag “Main Camera”.
Recordemos que los tag son similares a los layers, más que nada sirven para agrupar
objetos. Si se fijan atentamente, la cámara que viene por defecto en las escenas de Unity
tienen dicho tag. Unity se da cuenta de ello y automáticamente conecta esa propiedad a
dicha cámara, por lo que a través de ella podemos acceder desde cualquier componente
a la cámara principal, y por ende a su posición si necesitásemos.

Viendo el arma
El arma en un juego de FPS es simplemente un modelo de arma emparentado a la
cámara, puesto de forma tal que de la sensación de que está apuntando a donde estamos
mirando. Una forma un poco más avanzada de ello es conseguir un modelo de brazos y
emparentarle el arma, siempre y cuando los brazos están puestos de una forma tal que
parezca que están sosteniendo el arma.

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Probablemente se hubiesen imaginado que para lograr esto existía un modelo entero del
cuerpo del jugador con el arma. Si bien esto lo han hecho algunos juegos, es una forma
muy complicada, ya que lograr que las animaciones se vean bien desde ambas cámaras
es complicado. También se preguntarán como es que los otros jugadores ven mi cuerpo
entero, mientras que yo no. Eso se debe a que en un juego online (cosa compleja que
vamos a cubrir en otro curso entero aparte) cada jugador usualmente tiene dos modelos,
el de las manos y el del cuerpo, siendo que el jugador propio ve solo sus manos, y el otro
ve solo el cuerpo.

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Bibliografía utilizada y sugerida
Recursos Online
Videotutoriales de la interfaz de Unity.
http://unity3d.com/es/learn/tutorials/topics/interface-essentials
Videotutoriales de programación de Unity.
http://unity3d.com/es/learn/tutorials/topics/scripting

Libros y otros manuscritos
Creighton, Ryan Henson. Unity 3D Game Development by Example Beginner's Guide. 1°
Edición. UK. Packt Publishing. 2010

Lo que vimos:
En esta unidad hemos visto:
1. Cómo utilizar el componente CharacterController
para hacer el movimiento de nuestro personaje.
2. Cómo aplicar correctamente emparentamiento a la
cámara para hacer una cámara en primera persona, limitando sus rangos de rotación
sorteando el problema del “Gimball Lock”.
http://unity3d.com/es/learn/tutorials/topics/interface-essentials
http://unity3d.com/es/learn/tutorials/topics/scripting

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3. Cómo utilizar Rayos para saber si choco contra un objeto, disparándolos desde la
cámara, para así poder crear un arma que dispare proyectiles veloces, ya que no es
recomendable instanciar objetos para ello.

Lo que viene:

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48
Ahora que ya resolvimos la parte de movimiento,
cámara y disparo de nuestro jugador, comenzaremos
a concentrarnos en los enemigos.
En la siguiente unidad veremos cómo integrar
modelos animados humanoides y manipular sus
animaciones con los sistemas de Animación de Unity.