Tạo đồng hồ bằng Unity3D

Chào các bạn, hôm nay chúng ta sẽ thử làm một chiếc đồng hồ bằng Unity3D.

Chúng ta bắt đầu với việc tạo một dự án Unity trống. Scene mặc định của Unity bao gồm một Camera có tọa độ (0,1,-10) nhìn xuống trục Z. Để đồng nhất góc nhìn chọn Camera và chọn GameObject / Align View to Selected từ Menu.

Chúng ta cần có một đối tượng trông giống cái đồng hồ một chút J bằng cách tạo một Empty Game Object (chọn GameObject / Create Empty). Đặt tọa độ của nó về (0,0,0) và sửa tên thành Clock tạo them những đối tượng con của Clock và đặt tên lần lượt là Hours, Minutes, và Seconds. Nhớ kiểm tra kĩ tọa độ của chúng đều là (0,0,0).

Ta sẽ sử dụng những khối hình hộp đơn giản có sẵn trong Unity để tạo cái đồng hồ. Tạo khối hộp bằng cách chọn GameObject / Create Other / Cube. Gán các khối hộp đó làm các đối tượng con của Hours, Minutes, và Seconds ta đã tạo ở trên. Bây giờ, với khối hộp con của Hours, ta sẽ đặt tọa độ của nó thành (0, 1, 0) và chỉnh lại scale là (0.5, 2, 0.5). Tương tự, với khối hộp trong Minutes ta sẽ đặt tọa độ là (0,1. 5, 0) và scale là (0.25, 3, 0.25), ở Seconds, tọa độ của khối hộp là (0, 2, 0) và scale là (0.1, 4, 0.1).

Làm chuyển động cho cái đồng hồ.

Chúng ta cần lập trình để cái đồng hồ chạy. Tạo một file C# bằng cách chọn Create / C# Script trong phần Project và đặt tên nó là ClockAnimator. Mở file C# đó ra và chúng ta sẽ bắt đầu viết thuật toán cho nó.

Đầu tiên, hãy nhìn vào đoạn code mặc định của được tạo bởi Unity. Đầu tiên, chúng ta có đoạn khai báo class ClockAnimator  được định nghĩa là public và kế thừa từ MonoBehavior.

using UnityEngine;

public class ClockAnimator : MonoBehaviour {

}

Chúng ta có thể lập trình thuật toán và tạo ra các thành phần trong class này. Lưu đoạn code này lại và gán nó cho đối tượng Clock mà chúng ta tạo ở trên bằng cách kéo thả nó từ cửa sổ Project vào cửa sổ Hierarchy (hãy nhớ chọn đối tượng Clock trước để các cài đặt thuộc tính của nó hiện hết lên trên cửa sổ Hyperacys ), hoặc chọn nút Add Component trong cửa sổ Hierarchy nhập tên của file C# và ấn Enter.

File C# ClockAnimator được thêm vào đối tượng Clock

Để đồng hồ chuyển động, chúng ta cần thay đổi thành phần Tranform của  Clock, bằng cách khai báo một biến public có kiểu dữ liệu là Tranform trong file C# và lưu nó lại. Việc này sẽ thêm một thông số vào thành phần Clock Animator , cho phép chúng ta kéo thả một đối tượng vào đó và điều khiển nó trong trình biên dịch. Trình biên dịch sẽ nhận lấy đối tượng có kiểu Tranform mà ta gán vào thông qua biến đã khai báo ở trên. Chọn đối tượng Clock, có thể nhận thấy biến kiểu Tranform mà ta khai báo ở đoạn code  trong file C# đã hiện ra thành một thành phần của Clock. Kéo thả đối tượng tương ứng vào từng biến.

using UnityEngine;

public class ClockAnimator : MonoBehaviour {

        public Transform hours, minutes, seconds;

}

ClockAnimator trước và sau khi gán các đối tượng.

Tiếp theo, chúng ta sẽ tiếp tục với hàm Update trong file C#. Đây là một hàm đặc biệt trong được tạo ra bởi Unity và sẽ được gọi liên tục trong từng frame. Chúng ta sẽ dùng nó để làm cho kim đồng hồ quay.

using UnityEngine;

public class ClockAnimator : MonoBehaviour {

        public Transform hours, minutes, seconds;

        private void Update () {

               // currently do nothing

        }

}

Sau khi lưu file lại, chúng ta có thể chọn kích hoạt file C# này khi chạy hoặc không bằng cách chọn hoặc bỏ chọn trong ô checkbox ở ClockAnimator. Dĩ nhiên là ở đây chúng ta chọn để code được kích hoạt.

Chọn ở ô Checkbox để code được gọi ra trong mỗi frame khi chạy.

Sau mỗi giờ, đối tượng Hours sẽ phải quay một góc 360/12 độ. Đối tượng Minutes phải quay 360/60 độ mỗi phút và Seconds phải quay 360/360 độ mỗi giây. Từ đó, ta sẽ khai báo các biến private kiểu float để lưu trữ các thông số trên cho tiện dụng.

using UnityEngine;

public class ClockAnimator : MonoBehaviour {

        private const float

               hoursToDegrees = 360f / 12f,

               minutesToDegrees = 360f / 60f,

               secondsToDegrees = 360f / 60f;

        public Transform hours, minutes, seconds;

        private void Update () {

               // currently do nothing

        }

}

Mỗi lần gọi, chúng ta cần phải biết giờ hiện tại để chắc chắn rằng code hoạt động đúng. Chúng ta sẽ tạo ra một struct là DateTime thuộc namespace Systems  để đảm nhiệm việc này. Nó chứa một thành phần static là Now luôn trả về thời gian thực của hệ thống. Chúng ta cần gán nó cho một biến tạm thời như sau:

using UnityEngine;

using System;

public class ClockAnimator : MonoBehaviour {

        private const float

               hoursToDegrees = 360f / 12f,

               minutesToDegrees = 360f / 60f,

               secondsToDegrees = 360f / 60f;

        public Transform hours, minutes, seconds;

        private void Update () {

               DateTime time = DateTime.Now;

        }

}

Giờ để cho các đối tượng quay, chúng ta cần phải thay đổi góc độ hiện tại của chúng bằng cách sử dụng một thiết lập có sẵn của Unity là localRotation trong mỗi đối tượng. Lệnh Quaternion cho phép chúng ta xác định một vòng xoay tùy ý.

Vì chúng ta nhìn xuống trục Z và Unity sử dụng hệ thống theo tay trai nên trục quay phải được thiết lập xoay theo trục Z.

using UnityEngine;

using System;

public class ClockAnimator : MonoBehaviour {

        private const float

               hoursToDegrees = 360f / 12f,

               minutesToDegrees = 360f / 60f,

               secondsToDegrees = 360f / 60f;

        public Transform hours, minutes, seconds;

        private void Update () {

               DateTime time = DateTime.Now;

               hours.localRotation =

                       Quaternion.Euler(0f, 0f, time.Hour * -hoursToDegrees);

               minutes.localRotation =

                       Quaternion.Euler(0f, 0f, time.Minute * -minutesToDegrees);

               seconds.localRotation =

                       Quaternion.Euler(0f, 0f, time.Second * -secondsToDegrees);

        }

}

Đồng hồ hiển thị 12:44

Nâng cao

Khi play thử, chúng ta có thể thấy nó đã hoạt động và hiển thị ra thời gian thực trên máy tính của mình. Tuy nhiên, nhìn nó vẫn chả khác gì một cái đồng hồ điện tử vì các kim vẫn chưa trôi mượt mà theo từng frame mà vẫn còn giật cục. Giờ hãy thêm một bước nữa để cái đồng hồ có thể hoạt động theo kiểu analog. Khai báo một biến public tên là analog, kiểu dữ liệu boolean, chúng ta sẽ dung nó để xác định mỗi đối tượng cần phải làm gì trong mỗi frame.

using UnityEngine;

using System;

public class ClockAnimator : MonoBehaviour {

        private const float

               hoursToDegrees = 360f / 12f,

               minutesToDegrees = 360f / 60f,

               secondsToDegrees = 360f / 60f;

        public Transform hours, minutes, seconds;

        public bool analog;

        private void Update () {

               if (analog) {

                       // currently do nothing

               }

               else {

                       DateTime time = DateTime.Now;

                       hours.localRotation =

                               Quaternion.Euler(0f, 0f, time.Hour * -hoursToDegrees);

                       minutes.localRotation =

                               Quaternion.Euler(0f, 0f, time.Minute * -minutesToDegrees);

                       seconds.localRotation =

                               Quaternion.Euler(0f, 0f, time.Second * -secondsToDegrees);

               }

        }

}

ClockAnimator cho phép chế độ Analog

Giờ để có thể cho phép chế độ analog, chúng ta cần phải thực hiện một số thay đổi nhỏ. Thay vì dung DateTime.Now, chúng ta sẽ dùng Timespan là  DateTime.Now.TimeofDay. Hàm này cho phép chúng ta chia nhỏ mỗi giây, phút, giờ trôi qua. Vì giá trị này cũng cấp độ chính xác gấp đôi – kiểu thập phân cực cực kì nhỏ - chúng ta cần khai báo chúng về kiểu floats.

using UnityEngine;

using System;

public class ClockAnimator : MonoBehaviour {

        private const float

               hoursToDegrees = 360f / 12f,

               minutesToDegrees = 360f / 60f,

               secondsToDegrees = 360f / 60f;

        public Transform hours, minutes, seconds;

        public bool analog;

        private void Update () {

               if (analog) {

                       TimeSpan timespan = DateTime.Now.TimeOfDay;

                       hours.localRotation = Quaternion.Euler(

                               0f, 0f, (float)timespan.TotalHours * -hoursToDegrees);

                       minutes.localRotation = Quaternion.Euler(

                               0f, 0f, (float)timespan.TotalMinutes * -minutesToDegrees);

                       seconds.localRotation = Quaternion.Euler(

                               0f, 0f, (float)timespan.TotalSeconds * -secondsToDegrees);

               }

               else {

                       DateTime time = DateTime.Now;

                       hours.localRotation =

                               Quaternion.Euler(0f, 0f, time.Hour * -hoursToDegrees);

                       minutes.localRotation =

                               Quaternion.Euler(0f, 0f, time.Minute * -minutesToDegrees);

                       seconds.localRotation =

                               Quaternion.Euler(0f, 0f, time.Second * -secondsToDegrees);

               }

        }

}

Đồng hồ ở chế độ analog đang hiển thị 12:56

Giờ đồng hồ của chúng ta đã có thể chạy theo kiểu analog rồi J yeahhhhhhhhhhhhhhhh!