前端时间举家出游了一次，加上国庆期间一直跑东跑西，博客的更新就一直没跟上，距上一篇文章也是好久了呢，有时感觉一个人维护也有点小累，所以如果大家有好的想法，好的分享，也可以投稿给我，我想能有这样一个分享的平台，让志同道合的朋友一起讨论学习，也算是为中国游戏技术的发展贡献点绵薄之力，虽然我是付不起稿费的，但看着文章的浏览数和回复也是挺有成就感的事情，对吧:)。

好，言归正传，这次想大家来讨论讨论如何来做一个“可预测的运动系统”。首先来说说什么是游戏里的运动系统。

对于游戏里某一个智能体（就是带AI的物体），当AI决策结束，并且告诉行为层要干什么，行为层就会让它“动”起来，动的过程中可能是没有动画的，比如一辆车会前进，会后退，也可能是有动画的，比如一个人会走，会跳。显然一辆车的运动方式和一个人的运动方式是不同，那具体控制它如何运动，就是有专门的“运动系统”来负责了。

严格意义上来说，“运动系统”的实现并不在AI的范畴内，而是属于“游戏物理引擎”部分，但在某些时候，作为AI程序员，会对运动系统提出一些特殊的要求，比如今天我们会说到的“可预测性”，这些要求会用来来辅助AI系统的决策。在我现在的项目中，我们对预测的要求相当高，希望在决策的时候能做一个精确的运动预测，但比较遗憾的是，现有的引擎由于这样那样的原因，并不能提供这样一个精准预测，预测结果和运行结果存在较大的差距，所以我在抱怨的同时（因为我用的最多嘛），也在思考如何做这样一个系统，把想到的一些东西也记录在这里。

一个比较简单的“可预测的运动系统”就是匀速直线运动，我们可以根据匀速直线运动的公式，来预测将来任意时刻的位置，速度等运动信息。当然，游戏里的运动系统要复杂的多。一般来说，游戏里的运动可以大致分为两种：

• 动画配合运动
• 运动配合动画

第一种就是运动和动画是分离的，我可以用任何的运动函数来移动物体，动画只是配上去的效果而已，这种方式有动画和没有动画，对于它的运动效果来说是不变的，动画只是一种锦上添花的表现，因为运动方式都是自己定义的，所以我们可以很容易控制它运动效果，但缺点是，可能会产生“滑步”的现象，就是人感觉在太空漫步一样，可以想象我们用跑步的速度配一个走路动画的效果。

第二种是物体的运动效果是跟着动画的，如果动画中移动了1米，那我在播放这个动画的时候，这个物体也就移动了1米，这种方式就不存在一个所谓的“运动函数”的概念，因为都是动画数据驱动的，所以运动系统基本上就是从动画中取得当前物体的位置，这样的好处就是避免了“滑步”的问题，但是对于程序员来说，它不可控，完全取决于数据。

所以，当我们想要做一个“可预测的运动系统”的时候，就不得不考虑上面的两种情况，因为在不同的游戏中，运动系统的实现是不同的，有的用了第一种，有的用了第二种，有的是在第一和第二中之间切换的。

为了更好的表述“可预测的运动系统”，我需要定义一个运动状态的结构来描述当前物体的运动状态：

 1: struct PhyXState

 2: {

 3:     Vec3 m_v3Position;

 4:     Vec3 m_v3Velocity;

 5:     Vec2 m_v2Facing;

 6: };

这个结构里包括位置（3维向量），速度（3维向量）和朝向（2维向量），这是描述物体运动状态的三个基本量，对于通用的“可预测的运动系统”来说，它的输入输出就可以这样来描述：

输入是当前状态（Current PhyXState），目标状态（Target PhyXState），当前时间（Current Time）和想要预测的未来时间（Future Time），输出就是在未来时间的状态（PhyXState at Future Time）。特别要指出的是，如果预测的运动状态是基于当前的运动行为，那我们可以不传入“目标状态”，“当前状态”和“当前时间”，仅仅传入“未来时间”即可，因为对于当前运动行为而言，其内部已经保存了“目标状态”，“当前状态”和“当前时间”了。但作为通用描述，还是将这三项列在其中。

我们仔细考虑的话，会发现，其实运动系统天生是带有些许预测功能的，当每一帧在更新的时候，就是向运动系统传入了这些参数，然后得出了当前运动物体应该处于的运动状态，在这些参数中唯一值得注意的是“未来时间”，在正常的游戏循环中，“未来时间”是被指定为：

未来时间 = 当前时间 + 步长（Time Step）

也许你会觉得问题似乎是解决了，因为这样的话，不是就可以精确预测任意时候的运动状态了吗？

但回想一下我上面所说的游戏里用的两种运动方式，那问题就并不是这么简单了，对于第一种运动系统，确实不怎么修改就可以实现精确的预测，因为这种运动系统一般是基于数学函数，或者经验数据表（就是预先算出不同输入下的运动数据值，然后通过查表的方式来返回结果），要做的仅仅是封装一个接口，但对于第二种，或者对于混用的运动系统，我们就需要考虑更多的问题了，……。

（待续）

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作者：Finney
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