Unityであるオブジェクトが引き寄せられてもう一つの物体に吸い付くようなギミックを作るにはどうすれば良いのか

Question

現在取り組んでいること

私は、Unityで3Dの世界でx,yの2軸だけを使ったボールゲームを作っています。現在、ギミックの一つとして以下の画像のようなアイデアがありそれを実装してみたいと思っています。![

これは、ボールがあるエリア内に入ると上の天井のところにあるオブジェクトが引き寄せられてくっつくという仕組みです。

わからないこと/教えていただきたいこと

Unityでこのギミックを実装するためには磁力で考えていくのか、それとも引力で考えていくのかということがわかりません。また、物理があまり得意ではないためこのような考え方以外にももう少し簡単に実装できるような方法があれば教えていただきたいです。

Answer 1

ひきつけたいオブジェクトにタグをつけて、GameObject.FindGameObjectsWithTagで全部取得してしまってから、Rigidbody2D.AddForceでひきつけるオブジェクトの方向へ距離の2乗に反比例した力を掛けるコードを書けばいいと思います。具体的にはこんな感じでしょうか。

public class Attractor: MonoBehaviour {
  public float forceFactor = 1f;
  List<Rigidbody2D> objectBodies = new List<Rigidbody2D>();

  void Start() {
    foreach(var obj in GameObject.FindGameObjectsWithTag("attracted")) {
      var rb = obj.GetComponent<Rigidbody>();
      if (rb == null) {
        continue;
      }
      objectBodies.Add(rb);
    }
  }

  void Update() {
    foreach(var rb in objectBodies) {
      rb.AddForce(GetForce(rb.transform.position));
    }
  }

  Vector2 GetForce(Vector2 pos) {
    float dist = Vector2.Distance(transform.position, pos);
    Vector2 dir = (transform.position - pos).normalized;
    return dir / (dist * dist) * forceFactor;
  }
}

ボールなのでこういう簡易的なコードでも大丈夫なのですが、これが長方形だったりすると少し変な挙動になるので、GetForce関数を書き換える必要があります。

Comments

[ytDu9QHRgvzgNlB]

ありがとうございます。まだ、foreach文を勉強したことが無かったのでその勉強と並行しつつやってみたいと思います。

[ytDu9QHRgvzgNlB]

すいません。質問なんですが、自分が作っているゲームは3D設定で行っているんですけどこの場合もRigidbody2DやVector2などを使ってもよろしいのですか？

[frodo821]

あー。そうなんですね。それなら全部3Dのものに置き換えちゃってください。(ぶっちゃけこのシチュエーションならVector2でも動きますが、Rigidbody2DだけはRigidbodyに必ず置き換えてください)
置き換えなくてもいい理由は、Vector2とVector3が相互に暗黙キャスト可能だからですね。あんまりいい書き方でもないと思うのですが、特段の問題はありません。

[ytDu9QHRgvzgNlB]

このスクリプトはボールにアタッチするんでしょうか？それとも、引き付けられる側の方ですか？

[frodo821]

ボールです。引き付けられる方にはRigidbodyとタグ(この場合はattracted)を設定してください。

[ytDu9QHRgvzgNlB]

返信遅れてすいません。了解です。
丁寧に教えてくださりありがとうございます

[ytDu9QHRgvzgNlB]

度々すいません。教えてもらったスクリプトをボールにアタッチしたところ、周りのattractorというタグをつけた物体は引き寄せられることには成功したのですがくっつくという事をせず体当たりのような形になってしまいました。くっくつという動作をさせる場合どのようなスクリプトにすればよいのでしょうか？

[frodo821]

あ、もしかして反発係数とか設定していますか？
もし、引き寄せたオブジェクトに別にPhysicsMaterialを設定しても構わないのであれば、Bouncinessを0、Bounce CombineをMinimumに設定したPhysicsMaterialを設定してみてください。

[ytDu9QHRgvzgNlB]

返信遅れてすいません。反発係数は設定してないです。
PhysicsMaterialを設定してやってみたんですけど、動きがくっつくというよりはボールに当たるとそこで加速されているのかわからないんですけど、ものすごい勢いをもって飛ばされていくという感じでした。

[frodo821]

ふむ……。なら、当たったらRigidbody.velocityを0にするようにしてみましょうか。

void OnCollisionEnter(Collision col) {
if (col.gameObject.tag != "attracted") {
return;
}
var target = objectBodies.Find(x => x.gameObject == col.gameObject);
if (target == null) {
return;
}
target.velocity = Vector3.zero;
}

この関数をAttractorクラスに追記してみてください。

[ytDu9QHRgvzgNlB]

ありがとうございます。やってみます！

[ytDu9QHRgvzgNlB]

頂いたスクリプト通りやったらいい感じの動きができました。ありがとうございます。
あと、引き付けるという動作をさせるためにスクリプトで以下のように書かれていたと思います。
dir / (dist * dist) * forceFactor;
ここで、少し疑問に思ったのがなぜ、距離の二乗で割ると引力のような力が実現できるんでしょうか？
度々の質問申し訳ございません。

[frodo821]

まず、点Aから点Bに向かう方向ベクトルは、位置ベクトルをそれぞれa, bとすると、b - aで求まります。
そのベクトルを求めて、正規化(ベクトルの長さを1にする操作)してしているのがその前の行の

Vector3 dir = (transform.position - pos).normalized;

というところです。
ところで、磁力のような空間に広がる力は、距離の逆2乗(-2乗)に比例します。そこで、この方向ベクトルを距離の2乗で割っている訳です。

forceFactorは引き寄せる強さを決める定数ですので、どのような値でも構いませんが、この場合は1fとしています。

[ytDu9QHRgvzgNlB]

毎回返信が遅くなり申し訳ございません。丁寧なご説明ありがとうございます。正規化する理由として任意の大きさにするためという理解であっていますでしょうか？
また、空間に広がる力が距離の逆二乗に比例しているという事は知らなかったので、なぜ逆二乗に比例するのかという事を知っていきたいなと思いました。

[frodo821]

力がある1点から出る線だというふうに考えると分かりやすいと思います。
球の面積は半径の2乗に比例しますが、力の線の密度はその面積に反比例します。
力の強さ＝力の線の密度ですので、力は距離の2乗に反比例します。

正規化は、大きさと向きを別々に計算するために行っています。一緒に計算するのであれば、距離の3乗で割っても同じ結果になります。

[ytDu9QHRgvzgNlB]

ありがとうございます！
とても分かりやすい説明で理解しやすかったです。多くの自分の質問に答えていただき本当にありがとうございました。