引言

因此，您想要或试图创建一个节奏游戏，但是游戏元素和音乐很快就不同步了，现在您不知道该怎么做。 本文将为您提供帮助。 我从高中就开始玩节奏游戏，经常在当地的游戏大厅里和DDR呆在一起。 今天，我一直在寻找这种类型的新游戏，并且诸如《死灵舞者的地穴》或Bit.Trip.Runner之类的项目表明，在这种类型中可以做更多的事情。 我在Unity中做了一些节奏游戏的原型工作，结果我花了一个月的时间制作了一个简短的节奏游戏/ Atomic Beats拼图。 在本文中，我将讨论在创建这些游戏时学到的最有用的代码构建技术。 我在其他任何地方都找不到有关它们的信息，或者显示的信息较少。

首先，我必须对Yu Chao的节奏游戏中的“ 音乐同步”一词深表谢意。 Yu回顾了在Unity中与游戏引擎同步音频定时的基础知识，并上传了他的Boots-Cut游戏的源代码，这对我创建项目有很大帮助。 如果您想了解Unity音乐同步的简要介绍，可以研究他的文章，但是我将更详细，更广泛地介绍该主题。 我的代码积极使用文章和Boots-Cut代码中的信息。

时间是任何节奏游戏的核心。 人们对节奏定时中的任何失真都非常敏感，因此将节奏游戏中的所有动作，动作和输入与音乐直接同步非常重要。 不幸的是，传统的Unity时间跟踪方法（如Time.timeSinceLevelLoad和Time.time）将很快与正在播放的声音失去同步。 因此，我们将使用AudioSettings.dspTime直接访问音频系统，该设置使用音频系统处理的真实音频样本数。 因此，它始终与正在播放的音乐保持同步（也许很长的音频文件不会出现这种情况，当播放采样效果时，但是对于正常长度的歌曲，系统应该可以正常工作）。 此功能将是组成时间跟踪的核心，并在此基础上创建主类。

类导体

指挥班是主要的作曲管理班，其余的节奏游戏将以此为基础。 使用它，我们将跟踪合成的位置并管理所有其他同步动作。 要跟踪组成，我们需要一些变量

//Song beats per minute //This is determined by the song you're trying to sync up to public float songBpm; //The number of seconds for each song beat public float secPerBeat; //Current song position, in seconds public float songPosition; //Current song position, in beats public float songPositionInBeats; //How many seconds have passed since the song started public float dspSongTime; //an AudioSource attached to this GameObject that will play the music. public AudioSource musicSource; 

开始场景时，我们需要执行计算以确定变量，并记录构图的开始时间以供参考。

 void Start() { //Load the AudioSource attached to the Conductor GameObject musicSource = GetComponent<AudioSource>(); //Calculate the number of seconds in each beat secPerBeat = 60f / songBpm; //Record the time when the music starts dspSongTime = (float)AudioSettings.dspTime; //Start the music musicSource.Play(); } 

如果您创建一个空的GameObject并附加了这样的脚本，然后添加带有合成的音频源并运行程序，您将看到该脚本将记录合成的开始时间，但不会发生任何其他情况。 我们还需要手动输入添加到“音频源”中的音乐的BPM。


由于所有这些值，我们可以在更新游戏时实时跟踪构图中的位置。 我们将确定合成的时间，首先是几秒钟，然后是几分之一。 分数是追踪构图的一种更为方便的方法，因为分数使我们能够与构图并行地（例如，分数1、3和5.5）实时添加动作和计时，而无需计算分数之间的秒数。 将以下计算添加到Conductor类的Update（）函数中：

 void Update() { //determine how many seconds since the song started songPosition = (float)(AudioSettings.dspTime - dspSongTime); //determine how many beats since the song started songPositionInBeats = songPosition / secPerBeat; } 

因此，我们得到了根据音频系统的当前时间与乐曲的开始时间之间的差，从而得出了乐曲播放的总秒数。 我们将其保存在songPosition变量中。


请注意，音乐中的乐谱通常以分数为1-2-3-4的单位开始，依此类推，而songPositionInBeats从0开始并从该值开始增加，因此乐曲的第三部分将对应于songPositionInBeats，即2.0，而不是3.0。

此时，如果要创建传统的Dance Dance Revolution风格的游戏，则需要根据需要按的分数创建音符，相对于单击线插入其位置，然后在按下键时记录songPositionInBeats，并且将值与所需比例的音符进行比较。 于超在文章中讨论了这种方案的一个例子。 为了不重复我自己，我将考虑可以在Conductor类之上构建的其他潜在有用技术。 我在创建Atomic Beats时使用了它们。

我们适应最初的份额

如果您为节奏游戏创建自己的音乐，则很容易使第一个节拍与音乐的开头完全匹配，如果正确指定，则可以将Conductor类songPositionInBeats可靠地绑定到乐曲。


但是，如果您使用现成的音乐，则很有可能在作曲开始之前稍有停顿。 如果不考虑这一点，那么Conductor类songPositionInBeats将认为第一首节拍是在歌曲开始播放时开始的，而不是现在的节拍。 一切将进一步与份额的价值联系在一起的东西不会与音乐同步。


要解决此问题，您可以添加一个考虑了此偏移量的变量。 将以下内容添加到Conductor类中：

 //The offset to the first beat of the song in seconds public float firstBeatOffset; 

在Update（）中，songPosition变量：

 songPosition = (float)(AudioSettings.dspTime - dspSongTime); 

替换为：

 songPosition = (float)(AudioSettings.dspTime - dspSongTime - firstBeatOffset); 

现在，songPosition将考虑真正的第一拍，正确计算出歌曲中的位置。 但是，您将必须手动输入第一个节拍的偏移量，因此对于每个文件而言，它都是唯一的。 此外，在此转换期间，将会有一小段窗口，其中songPosition变为负数。 这可能不会影响游戏，但是某些代码（取决于songPosition或songPositionInBeats的值）目前可能无法处理负数。

重复次数

如果您使用从头到尾播放的构图，那么上面显示的Conductor类将足以跟踪位置。 但是，如果您有一段循环的短轨道，并且想要使用此循环，则需要在Conductor中建立Repeater支持。

如果您有一个完美循环的片段（例如，如果歌曲速度为120bpm，并且循环的片段的长度为4节拍，那么它应该恰好是8.0秒，即每股2.0秒）加载到Conductor类的Audio Source类中，然后选中loop框。 指挥将以与以前相同的方式工作，并将总时间转移到剪辑的第一个开始之后的songPosition中。 为了确定循环的位置，我们需要以某种方式告诉Conductor一个循环中有多少个份额以及已经播放了多少个循环。 将以下变量添加到Conductor类中：

 //the number of beats in each loop public float beatsPerLoop; //the total number of loops completed since the looping clip first started public int completedLoops = 0; //The current position of the song within the loop in beats. public float loopPositionInBeats; 

现在，随着SongPositionInBeats的每次更新，我们还可以更新循环的Update（）位置。

 //calculate the loop position if (songPositionInBeats >= (completedLoops + 1) * beatsPerLoop) completedLoops++; loopPositionInBeats = songPositionInBeats - completedLoops * beatsPerLoop; 

这给了我们一个标记，该标记告诉loopPositionInBeats我们循环了多少份额，这对于许多其他同步项目很有用。 请记住在GameObject Conductor中输入循环的份额数。

我们还应该仔细考虑份额的计算。 音乐总是从1开始，因此四部分的测量形式为1-2-3-4-，在我们的类中loopPositionInBeats从0.0开始并在4.0上循环。 因此，循环的确切中间位置（在计算音乐比例时将为3）在loopPositionInBeats中的值为2.0。 您可以修改loopPositionInBeats以考虑到这一点，但这会影响所有其他计算，因此在插入注释时要小心。

另外，对于其余工具，将另外两个方面添加到Conductor类中将很有用。 首先，一个名为LoopPositionInAnalog的LoopPositionInBeats模拟版本，可测量循环在0到1.0范围内的位置。 第二个是Conductor类的实例，用于从其他类方便地调用。 将以下变量添加到Conductor类中：

 //The current relative position of the song within the loop measured between 0 and 1. public float loopPositionInAnalog; //Conductor instance public static Conductor instance; 

在Awake（）函数中，添加：

 void Awake() { instance = this; } 

并添加到Update（）函数：

 loopPositionInAnalog = loopPositionInBeats / beatsPerLoop; 

同步

使运动或旋转与瓣同步，以使元素位于正确的位置非常有用。 在我的Atomic Beats游戏中，我使用它来绕中心轴动态旋转音符。 最初，根据它们在循环中的份额将它们围绕圆周放置，然后旋转整个演奏区域，以使音符与份额中的下沉线匹配。

为此，请创建一个名为SyncedRotation的新脚本，并将其附加到要旋转的GameObject上。 添加到SyncedRotation脚本的Update（）函数：

 void Update() { this.gameObject.transform.rotation = Quaternion.Euler(0, 0, Mathf.Lerp(0, 360, Conductor.instance.loopPositionInAnalog)); } 

此代码将在0到360度的区间内插值与该游戏绑定的GameObject的旋转，并对其进行旋转，以使其在每个循环结束时完成一整圈。 这作为示例很有用，但是对于循环或逐帧动画，同步循环动画以使其与速度完美契合会更有用。

动画同步

Unity Animator非常强大，但并不总是准确的。 为了可靠地对齐动画和音乐，我不得不与Animator类竞争，并且其趋势逐渐与节奏不同步。 另外，很难将相同的动画调整为不同的速度，因此在合成之间切换时，您不必将动画的关键帧重新定义为当前速度。 相反，我们可以直接进入动画循环，并根据我们在Conductor类循环中的位置来设置此循环中的位置。

首先，创建一个名为SyncedAnimation的新类，并向其中添加以下变量：

 //The animator controller attached to this GameObject public Animator animator; //Records the animation state or animation that the Animator is currently in public AnimatorStateInfo animatorStateInfo; //Used to address the current state within the Animator using the Play() function public int currentState; 

将其附加到要设置动画的新的或现有的GameObject。 在此示例中，我们将简单地在屏幕上来回移动对象，但是相同的原理可以应用于任何动画，无论是在设置属性之前还是在逐帧动画之前。 将一个Animator元素添加到GameObject并创建一个名为SyncedAnimController的新Animator控制器以及一个名为BackAndForth的动画剪辑 。 我们将控制器加载到GameObject附带的Animator类中，并将Animation作为默认动画添加到动画树中。


例如，我设置了动画，以使其首先将对象向右移动6个单位，然后向左移动-6个单位，然后再返回0。


现在，要同步动画，请将以下代码添加到SyncedAnimation类的Start（）函数中，该函数初始化有关Animator的信息：

 void Start() { //Load the animator attached to this object animator = GetComponent<Animator>(); //Get the info about the current animator state animatorStateInfo = animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0); //Convert the current state name to an integer hash for identification currentState = animatorStateInfo.fullPathHash; } 

然后将以下代码添加到Update（）中以设置动画：

 void Update() { //Start playing the current animation from wherever the current conductor loop is animator.Play(currentState, -1, (Conductor.instance.loopPositionInAnalog)); //Set the speed to 0 so it will only change frames when you next update it animator.speed = 0; } 

因此，我们将动画放置在相对于一个完整循环的确切帧中。 例如，如果您使用上面的动画，则当您处于循环中间时，GameObject位置将刚刚越过0。这可以应用于您创建的任何要与Conductor速度同步的动画。

还值得注意的是，要创建无缝的动画循环，您需要在动画曲线上配置动画的各个关键帧的切线。 “线性”设置将创建从一个关键帧到下一个关键帧的直线，并且“常量”将使动画保持在一个值中，直到下一个关键帧为止，这将使动作变得急促而尖锐。


尽管此方法很有用，但它会影响动画的所有过渡，因为它会导致animationState保持最初运行脚本时的状态。 此方法对于只需要无限地使用一个同步动画的对象很有用，但是要创建具有不同同步动画的更复杂的对象，您需要添加代码以处理这些过渡并根据所需的动画状态设置currentState变量。

结论

这些只是对我创建原子节拍有用的方面。 其中一些是从其他来源收集或根据需要创建的，但是我大多数都无法以最终形式找到，所以我希望这能派上用场！ 由于CPU或音频系统的限制，也许我的系统的一部分在大型项目中将不再有用，但它将成为玩游戏或爱好项目的良好基础。


创建节奏游戏或与音乐同步的游戏元素可能很困难。 为了使所有内容保持一致的速度，您可能需要一个棘手的代码；使您以恒定的速度进行游戏的结果可能对玩家非常有吸引力。 与传统的Dance Revolution风格的游戏相比，在这种类型中可以完成的工作更多，并且我希望本文可以帮助您实现这样的项目。 如果可能的话，我也建议评估我的Atomic Beats游戏。 我是在今年春季的一个月内制作的，它有8首短曲，而且是免费的！