Векторы и Физика: Как объекты двигаются в мире Unity

 Начало - Понимание Unity и C#

Векторы и физика — это две половины одной монеты. Векторы отвечают за «куда и насколько далеко», а физика — за «как именно это произойдет с учетом массы, гравитации и столкновений». Понимание этой связки превращает вашу игру из набора прыгающих квадратов в живой, отзывчивый мир.

📐 Часть 1. Векторы — язык пространства

Vector3 (и Vector2 для 2D-игр) — это структура, которая одновременно хранит три вещи:

• 📍 Точку в пространстве (координаты X, Y, Z)
• ➡️ Направление (куда смотреть/двигаться)
• 📏 Длину (magnitude) — скорость, дистанцию, силу

🔑 Ключевые свойства

csharp
1
2
3
4
Vector3 v = new Vector3(3, 0, 4);
v.magnitude;      // 5 — длина вектора (по теореме Пифагора)
v.normalized;     // Вектор длиной ровно 1 в том же направлении
v.sqrMagnitude;   // 25 — быстрее чем magnitude (не считает корень)

⚡ Готовые вектора (используй вместо new Vector3!)

Вектор	Значение	Когда использовать
Vector3.zero	(0, 0, 0)	Сброс позиции, обнуление скорости
Vector3.one	(1, 1, 1)	Единичный масштаб
Vector3.up	(0, 1, 0)	Прыжок, гравитация вверх
Vector3.forward	(0, 0, 1)	Движение "вперед" от объекта
Vector3.right	(1, 0, 0)	Движение вправо

🧮 Главные операции

csharp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
// 1. ПОЛУЧЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ (самая частая операция!)
// Вычесть "откуда" из "куда" = получить вектор движения
Vector3 direction = target.position - transform.position;
// 2. НОРМАЛИЗАЦИЯ (обязательно перед движением!)
// Без этого по диагонали объект двигается быстрее, чем прямо
Vector3 move = new Vector3(h, 0, v).normalized * speed * Time.deltaTime;
transform.position += move;
// 3. ДИСТАНЦИЯ между двумя точками
float dist = Vector3.Distance(player.position, enemy.position);
// Оптимизация: для сравнения дистанций используй sqrMagnitude
if ((enemy.position - transform.position).sqrMagnitude < 25f) { /* близко */ }

🎯 Полезные методы (не изобретай велосипед!)

csharp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
// Плавное движение к цели с ограничением скорости (ИИ, пули)
transform.position = Vector3.MoveTowards(
    transform.position, target.position, speed * Time.deltaTime);
// Плавное "затухающее" приближение (камера, следящие объекты)
transform.position = Vector3.Lerp(current, target, 0.1f);
// Поворот в сторону цели (для врагов, турелей)
Vector3 dir = (target.position - transform.position).normalized;
transform.rotation = Quaternion.LookRotation(dir);
// Скалярное произведение — "смотрит ли объект в мою сторону?"
float dot = Vector3.Dot(transform.forward, directionToTarget);
if (dot > 0.5f) { /* цель в поле зрения */ }

💥 Часть 2. Физика — законы реального мира

Физика в Unity работает через два компонента-напарника: Rigidbody (тело с массой) и Collider (форма). Без Rigidbody объект — просто декорация, которая не реагирует на гравитацию и силы.

🎛️ Настройки Rigidbody

Параметр	Что делает	Когда использовать
Mass	Масса объекта	Тяжелый ящик = 10, персонаж = 1
Drag	Сопротивление воздуха	Останавливает скольжение по инерции
Use Gravity	Включить гравитацию	Выключи для летающих врагов, пуль
Is Kinematic	Физика НЕ действует на объект	Платформы, движущиеся стены, триггеры
Constraints	Заморозить оси вращения/движения	Заморозь X/Z вращение у игрока, чтобы не падал

🚀 Три способа двигать Rigidbody

❌ НЕПРАВИЛЬНО: Через transform.position

csharp
1
2
// Ломает физику! Объект будет проходить сквозь стены
rb.transform.position += Vector3.right * speed; 

✅ СПОСОБ 1: Через скорость (для постоянного движения)

csharp
1
2
3
// Персонаж, машина — плавное движение
rb.linearVelocity = new Vector3(h * speed, rb.linearVelocity.y, v * speed);
// ⚠️ До Unity 2022 называлось rb.velocity

✅ СПОСОБ 2: AddForce (для импульсов и физичных объектов)

csharp
1
2
3
4
5
6
7
// Прыжок, взрыв, удар — прикладываем силу
rb.AddForce(Vector3.up * jumpForce, ForceMode.Impulse);
// ForceMode.Force — постоянная сила (гравитация, тяга)
// ForceMode.Impulse — мгновенный удар (прыжок, выстрел)
// ForceMode.VelocityChange — мгновенная смена скорости (без учета массы)
// ForceMode.Acceleration — как Force, но игнорирует массу

✅ СПОСОБ 3: MovePosition (для кинематических тел)

csharp
1
2
// Только для IsKinematic = true! (платформы, лифты)
rb.MovePosition(rb.position + direction * speed * Time.fixedDeltaTime);

🔍 Часть 3. Raycast — "щуп" для ИИ и стрельбы

Raycast выпускает невидимый луч из точки в направлении и проверяет, во что он уперся. Основа для: стрельбы (hitscan), проверки "земли под ногами", ИИ.

csharp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
// Выстрел от камеры вперед
Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
if (Physics.Raycast(ray, out RaycastHit hit, 100f)) {
    Debug.Log("Попал в: " + hit.collider.name);
    Debug.Log("Точка попадания: " + hit.point);
    Debug.Log("Нормаль поверхности: " + hit.normal);
    
    // Нанести урон
    if (hit.collider.TryGetComponent(out IDamageable target)) {
        target.TakeDamage(25);
    }
}
// Проверка "стою ли я на земле" (для прыжка)
bool isGrounded = Physics.Raycast(transform.position, Vector3.down, 1.1f, groundLayerMask);
// Для 2D используй Physics2D.Raycast

⚖️ OnCollision vs OnTrigger — вечная путаница

	OnCollision	OnTrigger
Галочка IsTrigger	❌ Снята	✅ Стоит
Физика	Отскоки, толчки, остановка	Объекты проходят сквозь друг друга
Нужен Rigidbody	На обоих объектах	Достаточно одного
Когда использовать	Пуля в стену, приземление, толчок ящика	Сбор монеток, зона смерти, чекпоинт, двери

csharp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
// Столкновение — физика отрабатывает
private void OnCollisionEnter(Collision collision) {
    if (collision.gameObject.CompareTag("Ground")) isGrounded = true;
}
// Триггер — проходим насквозь, только событие
private void OnTriggerEnter(Collider other) {
    if (other.TryGetComponent(out Coin coin)) {
        coin.Collect();
        score++;
    }
}

---

💡 Шпаргалка: "Что использовать и где?"

Задача	Решение	Метод
Движение персонажа	Rigidbody + скорость	rb.linearVelocity = ... в FixedUpdate
Прыжок	Мгновенный импульс	rb.AddForce(Vector3.up * force, ForceMode.Impulse)
Пуля /.hitscan	Мгновенная проверка	Physics.Raycast(...)
Следование за целью	Плавное движение	Vector3.MoveTowards(...) в Update
Камера за игроком	Плавное приближение	Vector3.Lerp(...) в LateUpdate
Проверка препятствий ИИ	Луч вперед	Physics.Raycast(...)
Сбор предметов	Триггер	OnTriggerEnter
Удар / взрыв	Сила по радиусу	Physics.OverlapSphere + AddExplosionForce

⚠️ Золотые правила физики

1. Всю физику пиши ТОЛЬКО в FixedUpdate, а не в Update. Иначе физический движок будет вести себя нестабильно на разных FPS.
2. Всегда нормализуй вектор движения (normalized), иначе диагональное движение будет быстрее прямого.
3. Никогда не двигай Rigidbody через transform.position — используй linearVelocity, AddForce или MovePosition.
4. Для проверок дистанции используй sqrMagnitude, а не Distance или magnitude — это в разы быстрее (не считает квадратный корень).
5. Используй LayerMask в Raycast и Physics-проверках, чтобы луч не реагировал на триггеры, триггеры не сталкивались с пулями и т.д.