Unity 使用 LineRenderer 实现抛物线

在游戏开发中，抛物线轨迹 广泛用于 投掷物、弹道轨迹、跳跃路径 等场景。例如，投掷手雷、弓箭射击、篮球投篮 等都需要显示轨迹。

Unity 提供了 LineRenderer 组件，可以用来动态绘制抛物线轨迹。本篇博客将介绍 抛物线的原理、如何用 LineRenderer 实现抛物线，以及优化技巧。

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1. 抛物线的运动原理

物体在重力作用下的运动轨迹符合抛物线方程，其位置随时间变化，满足以下公式：

$$x=v_0\cdot t\cdot \cos (\theta )$$
$$y=v_0\cdot t\cdot \sin (\theta )-\frac{1}{2}g{t}^2$$

其中：

• ( $x,y$ )：物体在世界坐标中的位置
• ( $v_0$ )：初始速度
• ( $\theta$ )：发射角度（以弧度计算）
• ( $g$ )：重力加速度（Unity 中通常设为 Physics.gravity.y）
• ( $t$ )：时间（随 Time.deltaTime 递增）

核心思想：

• 每隔一小段时间计算物体的 新位置，并用 LineRenderer 连接这些点，就可以形成一条 抛物线轨迹。

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2. 使用 LineRenderer 绘制抛物线

① 创建 LineRenderer

在 Unity 中：

1. 创建一个空物体
2. 添加 LineRenderer 组件
3. 使用代码动态绘制抛物线

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② 代码实现抛物线

我们将编写 ParabolaRenderer 脚本，实现抛物线轨迹绘制。

using UnityEngine;

public class ParabolaRenderer : MonoBehaviour
{
    
    
    public LineRenderer lineRenderer;  // 线渲染组件
    public Transform startPoint;       // 起始位置
    public float launchAngle = 45f;    // 抛射角度
    public float launchSpeed = 10f;    // 初速度
    public int resolution = 30;        // 轨迹点数量
    public float timeStep = 0.1f;      // 采样间隔

    private void Start()
    {
    
    
        DrawParabola();
    }

    void DrawParabola()
    {
    
    
        lineRenderer.positionCount = resolution; // 设置 LineRenderer 点数
        Vector3[] points = new Vector3[resolution];

        float gravity = Mathf.Abs(Physics.gravity.y); // 获取重力加速度
        float angleRad = launchAngle * Mathf.Deg2Rad; // 角度转弧度
        Vector3 startPosition = startPoint.position; // 获取起始位置
        Vector3 velocity = new Vector3(Mathf.Cos(angleRad), Mathf.Sin(angleRad), 0) * launchSpeed; // 计算初速度

        for (int i = 0; i < resolution; i++)
        {
    
    
            float t = i * timeStep; // 计算时间
            float x = velocity.x * t; // x 轴运动
            float y = velocity.y * t - 0.5f * gravity * t * t; // y 轴运动
            points[i] = startPosition + new Vector3(x, y, 0); // 计算轨迹点
        }

        lineRenderer.SetPositions(points); // 应用轨迹点
    }
}

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③ 代码解析

1. 计算初始速度方向

   Vector3 velocity = new Vector3(Mathf.Cos(angleRad), Mathf.Sin(angleRad), 0) * launchSpeed;
   

   • 通过 角度转换为弧度，再用 sin 和 cos 计算速度的 X、Y 方向分量。

2. 计算轨迹点

   float x = velocity.x * t;
   float y = velocity.y * t - 0.5f * gravity * t * t;
   

   • x 方向匀速运动
   • y 方向受到重力影响，符合抛物线公式

3. 更新 LineRenderer

   lineRenderer.SetPositions(points);
   

   • 计算得到 positionCount 个轨迹点，传递给 LineRenderer 绘制曲线。

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3. 进一步优化抛物线

① 使抛物线朝向鼠标方向

在 Z 轴方向旋转抛物线，使其指向目标点（如鼠标点击处）。

Vector3 direction = (targetPosition - startPoint.position).normalized;
Vector3 velocity = direction * launchSpeed;

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② 增加碰撞检测

在 DrawParabola() 内部添加 Physics.Raycast()，让抛物线在撞到障碍物时停止。

RaycastHit hit;
if (Physics.Raycast(startPosition, velocity, out hit, velocity.magnitude * t))
{
    
    
    points[i] = hit.point; // 停止计算
    lineRenderer.positionCount = i + 1; // 限制轨迹长度
    break;
}

应用场景：手雷投掷、弓箭轨迹

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③ 让抛物线在 3D 世界中显示

当前 LineRenderer 轨迹 仅限于 2D（X-Y 平面）。
如果要在 3D 世界 使用：

Vector3 velocity = startPoint.forward * launchSpeed; // 让投掷方向跟随角色视角

这样可以让抛物线在 任何方向投掷，适用于 FPS 投掷武器。

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4. 总结

功能	实现方式
绘制抛物线	使用 LineRenderer 连接轨迹点
计算轨迹	物理公式：x = v*t*cos(θ), y = v*t*sin(θ) - 0.5*g*t²
调整方向	计算 velocity 方向，使抛物线朝向目标
碰撞检测	Physics.Raycast() 让抛物线提前停止
3D 适配	让 velocity 方向跟随摄像机视角

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5. 适用场景

✅ 手雷投掷（如《CS:GO》、《PUBG》）
✅ 弓箭轨迹（如《塞尔达传说》）
✅ 篮球投篮（如《NBA 2K》）
✅ 跳跃路径（如《超级马里奥》）

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6. 结论

使用 LineRenderer 绘制抛物线是 简单且高效 的方法。掌握 轨迹计算、方向调整、碰撞检测 后，就可以轻松在 3D 场景 中绘制精准的投掷轨迹！