A* Pathfinding Project 3.1.4                         RVO的使用

         大家好！今天想给大家安利一个避开agent的方法。性能也是棒棒哒！其实自己之前也写过避开agent的算法，但使用了大量的射线，其实在agent数量比较少的情况下效果还不错，但面临大量agent时，射线这个方法就不适用了。这也促使我去寻找更好的解决方案，这不，RVO（Reciprocal Velocity Obstacles），之前百度发现关于它的介绍并不多，后面有找到关于这个算法的论文，本来打算看完实现一下，后面感觉一堆堆英文，一堆堆公式，有点可怕，现在又有点赶进度，所以就想要找更方便的方法了。后面发现A*寻路插件里面有RVO算法可以直接拿来使用，所以就偷懒啦！

       在这里，我把官方文档给翻译过来，有需要的小伙伴们看过来哦!这里虽然写的是3.1.4版本的，但就RVO这一部分，基本含有RVO的A*插件使用RVO的方法都是类似的，只是A*插件之前由于一些版权的问题没有使用RVO，直到后续版本才可以使用，而且必须是专业版，大家需要的话就在CSDN上面搜索下载，例如3.6.0版本的，以及4.1.16版本的。后面我会把在unity里面调用的方法整理分享，感兴趣的欢迎戳哈！

局部避免

（说明：因为A* Pathfinding Project是一个可以直接放在unity中使用的插件，本文就将其保留为英文，不做翻译，把它理解成一个插件就可以啦。）

      如何使用A* Pathfinding Project中的局部避免。

     基于RVO的A* Pathfinding Project包含局部避免-相互速度障碍（Reciprocal Velocity Obstacles）和ORCA-最佳相互避免碰撞（Optimal Reciprocal Collision Avoidance）。它本身很大程度上基于RVO2库，但已经扩展了很多功能来处理不同级别的agent（例如，建筑物中不同楼层的agent不应该发生碰撞）。    

A*专业版本的功能：

这是A* Pathfinding Project专业版本特有的功能。它拥有的函数/类/变量在免费版本的A* Pathfinding Project中可能没有，免费版本的功能也可能是有限的。

您可以点击这里进行购买

如果想要获得更深入的信息，请点击这里：Writing RVO Colliders

数字运算

那么这个系统有多快，您可能会想。它的非常高的性能。特别是如果您考虑到局部避免模拟不需要在非常高的fps下运行，那只会浪费了CPU周期。我已经能够在我的笔记本电脑上模拟5000个agents处于比较好的fps。局部避免模拟运行在大约10个fps，游戏运行在25-35 fps，最低fps大约15。这个模拟的可视化是通过创建一个网格来完成的，该网格为每个agent保存一个正方形。原因是，在如此高的数字下，为每个agent创建一个GameObject是非常缓慢的，我认为创建这么多agent只需要10秒。这些agent被设置成一个圆圈，试图到达它们的对映点。所以基本上是尽可能的拥挤。

在我的另一台功率稍大一点的计算机(i7处理器)上，我可以模拟10000个agent，游戏运行速度为60帧/秒，rvo模拟运行速度为30帧/秒。

但是，不要指望在游戏中拥有这么多agents。 这些例子非常轻量级，在游戏中通常会有很多其他东西的开销。

概述

出于这个原因，Unity可以成为一个限制因素，系统分为两部分。 首先是核心模拟代码。 它完全独立于Unity特定对象，如GameObjects和MonoBehaviours。 它使用的唯一真正的Unity特定类是Vector3和Vector2结构，它们可以轻松互换。 该核心处理rvo（局部避免）agents的所有模拟。

第二部分是Unity接口。这些类中的许多只是相应核心类的包装类。例如，RVOSimulator类只是Pathfinding.RVO.Simulator。Unity接口还包含帮助类，以便更容易地进行局部避免集成。其中之一就是RVOController，您可能会经常用到它。它被编写成几乎可以直接替代Unity的Character Controller，支持诸如Move之类的功能，并且具有速度等属性，您可以轻松访问。

Unity接口部分的所有脚本都对如何设置场景有相同的假设:在场景中应该总是有一个RVOSimulator，其他脚本会查找它并获取核心模拟器实例，它是一个包装类。您可以简单地将它添加到任何GameObject中，如果您想的话，您可以编辑一些设置，它就会工作。您的RVOSimulator最好不多于一个，所有查找它的脚本都使用FindObjectOfType，而且没有简单的方法来精确地控制它将返回的多个RVOSimulators中的哪一个，因此为了简单起见，请将其保留为一个。

集成

好的，您现在知道它是如何构造的，让我们构建一个小的具体例子，这样您就可以看到它是如何工作的。

首先创建一个新场景，添加一个plane作为地面（位置（0,0,0），比例（10,10,10））。 然后添加一个新的GameObject，将其命名为“Simulator”。 现在添加组件RVOSimulator，您可以在Components -> Local Avoidance -> RVO Simulator中找到它。 您可以看到它有几个选项，但您现在可以将它们保留为默认设置。 但是我建议您稍后阅读RVOSimulator的类文档，因为性能非常依赖于这些设置。 该组件将处理我们的agents的模拟以及存储我们添加的任何动态障碍（稍后将详细介绍）。

现在我们想要AI走动。 这将是一个非常简单的AI，它基本上会向前走。 首先在场景中添加一个新的Cylinder（GameObject - > Create Other - > Cylinder）。在场景中的某处创建一个高度为2个单位的Cylinder，将其置于我们之前添加的plane上方可见的位置。 给这个GaneObject添加组件RVOController，您可以在 Components -> Local Avoidance -> RVO Controller中找到它。 这个组件被设计成几乎可以直接替换Unity的Character Controller，因此如果您使用过character controller，您将会觉得它很熟悉。 由于显而易见的原因，它不支持某些碰撞特定的东西，比如碰撞标志，但它非常相似。 由于我们的Cylinder高2个单位，因此将RVOController上的高度变量设置为2。

现在按播放！ 如果一切顺利，您的Cylinder很可能会飞向空中。 这是预料之中的，我会告诉您如何避免它。 如果您没有从您的Cylinder中看到这种行为，那么浮点数学就是美好的一天。 将Cylinder移动一点，您可能会看到它。

那么是什么导致了这种情况呢?为了能够将agent定位在正确的Y坐标，并且由于没有使用colldiers，RVOController使用了光线投射。基本上，它从agent的中心向下发射一条射线，看它击中哪里，然后把agent的脚放在那一点。这里的问题是，Cylinder上有一个capsule collider，所以射线会击中capsule，并且脚本将使探测器从其先前位置向上一小段距离定位。下一帧，它将再次找到capsule collider，并将其放置在更高的位置，因此它继续并产生Cylinder飞向空中的效果。解决方案很简单,要么您从agent中移除capsule collider，这是最直接的事情,因为它将不再需要,或者如果您真的想要它,您可以将agent放在另一个层中，并编辑RVOController组件上的“mask”变量。 我不会在这里完成RVOController组件的所有设置，请查看类文档以供参考。

现在我们已经让AI站在了地面上，我们想告诉它做一些事情：所以启动你最喜欢的文本编辑器并创建一个名为SimpleRVOAI.cs的脚本。 这是它应该包含的内容：

using UnityEngine;
using System.Collections;
public class SimpleRVOAI : MonoBehaviour {
    
    RVOController controller;
    
    // Use this for initialization
    void Start () {
        controller = GetComponent<RVOController>();
    }
    
    // Update is called once per frame
    void Update () {
        controller.Move (transform.forward * 10);
    }
}

这并不需要一个专业的程序员去了解它的作用。我们只需要在开始时得到RVOController，每一帧我们都将期望的速度设定为向前方向的10m / s，就这么简单。如果您将此脚本添加到您的cylinder并按play，那么它应该在一个稳定的阶段向前移动。

现在是有趣的部分。复制cylinder，将其置于第一个cylinder的前面，然后旋转，使它们面向对方。按下play。cylinder应该互相靠近，在碰撞前，避免相互碰撞!不是,太棒了!

A* Pathfinding Project包含的AI脚本（AIPath）可以直接使用RVOController，只需将RVOController添加到带有AIPath组件的GameObject，并确保它没有其他移动组件（rigidbody or character controller），它将检测到RVOController。

障碍

可以在模拟中添加动态和静态障碍。 第一部分将讨论navmeshes，第二部分将更广泛地讨论obstacles。

导航网格

如果您使用的是基于导航的图形，您很可能希望您的agent不去外面，甚至可能避免图的边界。幸运的是，编写了一个简单的脚本就可以做到这一点。它被称为RVONavmesh，可以在Components - > Local Avoidance - > RVO Navmesh中找到。 将其添加到场景中的任何GameObject，当扫描或加载图形时，它会将其边界添加为RVO障碍。

注意：对网格图的支持将包含在将来的更新中，现在只有基于导航网格的图才有支持。

障碍

障碍可以添加到模拟中。agent将无法通过它们（除非相对于fps以非常高的速度移动）并且agent也可以通过基本的局部避免来避免它们，但RVOController也可以通过基于力避免墙，因为这样AI没有碰到墙壁时，它往往看起来更好。

在Components -> Local Avoidance中可以找到一些内置colliders。如果你想编写自定义colliders，请查看页面（Writing RVO Colliders）。

内置collisers可以根据需要移动，并且可以适当更新。但仅仅因为它们可以在它周围移动并不意味着它们可以被用来推动agents。事实上，它们很不擅长。只要它们移动得非常慢，它就可以工作，但是如果它们移动太快，agents就会卡在里面。

colliders共同的一个变量是障碍模式字段。Writing RVO Colliders 教程中解释了它的内部工作原理，但它非常基础。 KeepOut将阻止agents进入障碍物，但不会阻止它们在障碍物内离开障碍物，KeepIn会反其道而行，两者都会阻止他们越过边界。

本篇只翻译了local avoidance这一部分的内容，主要还是希望有更多的小伙伴们可以知道这个很好的避开agent的方法，如果翻译中有什么不恰当的地方欢迎小伙伴们留言，我会及时更正。

原文链接：

https://arongranberg.com/astar/docs_beta/local-avoidance.html