前言
現如今，精品游戲競爭激烈，各大游戲廠商都在爭相推出“3A”級品質的游戲。而目前比較熱門的科幻、戰爭、動作等品類大多都有槍械射擊內容，因此，“玩槍”便成了很大一部分游戲中常見的玩法。當前比較熱門的使命召喚系列、戰地系列、無主之地系列、戰爭機器系列還有最近流行的吃雞類游戲（絕地求生、堡壘之夜）等等都是玩槍，核心玩法類型上都是屬於射擊類游戲。因此做好武器與射擊體驗，還原逼真的射擊情景，便成了這類游戲的核心賣點。
射擊游戲的分類
目前的射擊游戲主要分為兩種，一種為“第一人稱射擊游戲”（FPS）與“第三人稱射擊游戲”（TPS）。
第一人稱
第一人稱射擊游戲是以玩家主視角進行的射擊游戲。玩家不再像別的游戲類型一樣操縱屏幕中的虛擬人物來進行游戲，而是身臨其境的主視角，體驗游戲帶來的視覺沖擊，這就大大增強了游戲的主動性和真實感。
如上兩張圖分別是1999年發售的反恐精英（ Counter-Strike ）與2019年發售的使命召喚：現代戰爭 （ Call of Duty: Modern Warfare ）。可以看到，時隔20年，場景與槍械變得更加精細與逼真，界面變得精美與合理，但不變的是，屏幕中間都做有一個“准心”。
第三人稱
第三人稱射擊游戲與第一人稱區別在於，屏幕上顯示的主角的視野不同，並且第三人稱中玩家控制的游戲人物在游戲屏幕上是可見的，因而第三人稱射擊游戲加強調更強調動作感。
如上3張圖都是“幽靈行動：斷點”的游戲畫面，可以看到，在沒有瞄准時屏幕中央是沒有准心的，這時可以將注意力集中在環境、角色動作、游戲劇情等等。當打開瞄准時，就會出現屏幕中央的准心，還可以通過Alt鍵切換第一人稱與第三人稱（第二張圖與第三張圖）。
准心
通過上述的介紹可以看到，無論是第一人稱還是第三人稱，屏幕中央都會有“准心”以方便玩家瞄准。那為什么要有准心呢？為什么有了准心之后，我們在游戲中就可以瞄准目標呢？
現實中的射擊
我們在物理課程中了解過，如果拋去槍的復雜結構不談，槍的工作原理簡單來講就是，彈頭在槍管中受到推進力后做拋物線運動。
如果彈頭在運動過程中碰撞到目標，則表示擊中；若未碰撞到目標，則表示未擊中。那么我們如何瞄准才能擊中目標呢？
如圖所示，藍色的水平線則是瞄准線，代表瞄准方向；綠色是槍管軸心線，代表槍管的指向方向；紅色則是子彈的飛行軌跡。假定子彈每次從槍口中射出的速度是固定的，空氣阻力也是固定的，子彈受到的重力也是固定的，那么按照上圖的瞄准方式，射擊命中的“遠交點”也是固定的。換句話說，用這把槍和這個瞄准角度的話，只能擊中距離槍口x米的目標。那么如果我們射擊同一方向上比x米更近或更遠的目標怎么辦呢？
如上圖所示，分別為步槍和狙擊槍的射擊距離調整方法。步槍中有瞄准距離刻度線，調節刻度即可；狙擊槍在瞄准高倍鏡中有刻度線，根據目標的距離，使用對應的瞄准刻度線即可；手槍因為射擊距離短（大部分射擊距離在50米以內），瞄准誤差較小，所以不用調節。
游戲中的射擊
而在游戲中，未開瞄准鏡的情形下，角色的持槍動作往往如上圖所示，將槍固定於肘關節處。為什么要這樣持槍呢？因為這樣持槍姿勢可以減小在第一人稱人下槍所遮住的視野，提升游戲體驗，而這樣的持槍動作，在現實中是打不准目標的（因為沒有三點一線的瞄准）。在游戲里為了能更加便捷開槍，因此加入了准心的概念。
有了准心之后，玩家就可以更加方便地瞄准目標，從而獲得更好的射擊體驗。但這種准心“指哪打哪”的游戲效果是如何實現的呢？
UE4中的子彈彈道
我剛開始在UE4中實現子彈彈道時，想法很簡答，既然子彈是從槍中射出的，那么子彈的飛行方向當然就是槍口的朝向。為了使子彈能夠擊中“准心”的位置，我調整了槍在手中的朝向。
問題
經過反復測試后發現，無論怎么調，只能保證在某一固定射擊距離時，彈着點能與准心重合。當射擊距離改變時，子彈就無法擊中准心位置，這是什么原因呢？
如上圖所示，假定玩家（攝像機）與槍處在同一水平面，從俯視的角度來看，玩家的准心永遠指向正前方（用紅色線條表示），而槍則在玩家左手或右手，其朝向（用綠色線條表示）與玩家朝向存在夾角Θ。在該夾角下，只有玩家與目標距離y時，彈着點才能剛好在准心上。無論怎么調整夾角Θ，都只有某一個距離下彈着點剛好落在准心上（因為兩條不平行的直線永遠只有一個交點）。而實際上槍與玩家（攝像頭）並不在同一水平面，在三維坐標系下，兩條不平行的直線最多有一個交點（可能沒有交點）。
那么該如何解決該問題呢？既然兩條線只有一個交點，那么能不能根據不同的射擊距離改變槍的朝向，使交點始終在准心瞄准位置呢？
要想調整槍的朝向，就必須調整槍在玩家動畫的骨骼中的相對位置。而且要根據射擊距離實時調整（玩家准心瞄到的障礙物的距離），這個 運算量會非常大，幾乎是不可能實現的，所以這條路走不通，該怎么辦呢？
解決方案
既然槍的方向不方便調整，子彈的方向總可以控制吧！可以在開槍時，先根據玩家（攝像機）的朝向，做射線檢測，確定目標彈着點，然后再控制子彈的飛行方向為槍口飛向彈着點，這不就可以實現無論玩家瞄向哪里，子彈都可以擊中“准心”的位置的需求嗎。
計算彈着點
如上藍圖代碼所示，用攝像機方向（即准心的朝向）做射線檢測，返回擊中的彈着點坐標與材質（方便后續播放擊中特效），若未擊中任何物體（例如朝天上開槍），則返回射線檢測的終點，方便客戶端展示彈道。
廣播開槍
如上藍圖代碼所示，獲得彈着點坐標與材質后進行廣播，在所有客戶端上播放該玩家的開槍動畫（武器特效），並調用C++函數，利用GamePlayTask生成彈道。
void AWeapon::GenerateBulletTrack(FVector HitLocation, UPhysicalMaterial* HitMaterial)
{
// 槍口坐標
FVector MuzzleLocation = Mesh->GetSocketLocation("Muzzle");
// 向量方向：終點 - 起點
FVector Direction = HitLocation - MuzzleLocation;
// 飛行速度
FVector Speed = Direction.Rotation().Vector() * 10000;
// 飛行時間：距離 / 速度
float Time = Direction.Size() / Speed.Size();
// 擊中點特效
UParticleSystem* HitFX = nullptr;
// 擊中點材質
if (HitMaterial)
{
EPhysicalSurface SurfaceType = HitMaterial->SurfaceType;
// 該槍已設置該材質類型的擊中特效
if (VarHitFXs.Contains(SurfaceType))
{
HitFX = VarHitFXs[SurfaceType];
}
}
// 運行子彈軌跡的GamePlayTask
UBulletTrackTask * TrackTask = UBulletTrackTask::InitBulletTrack(BulletTrackComponent, MuzzleLocation, Speed, TargetFX, HitFX, Time, this, HitLocation);
TrackTask->ReadyForActivation();
}
如上C++代碼所示，根據擊中點坐標，計算出子彈的飛行方向與距離，然后計算出飛行時間，並用這些參數開啟子彈軌跡的GamePlayTask，用於顯示客戶端的子彈軌跡及擊中特效。
子彈彈道
void UBulletTrackTask::TickTask(float DeltaTime)
{
// 記錄飛行時間
ActiveTime += DeltaTime;
UWorld* World = GetWorld();
check(World);
const FVector OldLocation = CurrentLocation;
// 勻速距離公式：距離 = 速度 * 時間
FVector MoveDistance = CurrentVelocity * DeltaTime;
// 新位置
CurrentLocation = OldLocation + MoveDistance;
// 更新軌跡特效的位置與朝向
if (TrackComponent)
{
TrackComponent->SetWorldLocationAndRotation(CurrentLocation, UKismetMathLibrary::MakeRotFromX(CurrentVelocity.GetSafeNormal()));
}
// 超過飛行時間
if (ActiveTime >= LifeTime)
{
// 有擊中特效
if (HitFX)
{
// 顯示擊中特效
UGameplayStatics::SpawnEmitterAtLocation(World, HitFX, HitLocation);
}
EndTask();
}
}
通過運行該子彈軌跡的GamePlayTask，每幀會更新子彈軌跡特效的位置，顯示子彈的飛行過程，如果超過了子彈的飛行時間，則在服務器已計算出的擊中點產生擊中特效（受傷害特效）等等，實現了子彈總是能擊中游戲准心瞄准的目標。
# 展望上述解決方案是彈道實現的較簡化版本，因為沒有考慮子彈的飛行時間、子彈重力、槍械后坐力、空氣阻力等諸多因素。如果考慮這些因素的話，服務器就不適合直接用射線檢測來計算彈着點，而是同樣改用GamePlayTask來實現，以便能夠精確計算子彈飛行過程中的受力、飛行碰撞等等問題。但這樣做勢必會增加服務器中彈着點計算耗時（因為會增加子彈飛行時間），加大客戶端的表現困難（讓玩家感受到開槍有延時），這也是該方案后續的難點。