Điều hướng & Tìm đường trong Godot 4 — Hướng dẫn đầy đủ

Giới thiệu

Godot 4 có một hệ thống điều hướng mạnh mẽ được xây dựng dựa trên NavigationServer2D/3D, các node NavigationRegion và các node NavigationAgent. Đây là một bước tiến đáng kể so với hệ thống của Godot 3 — linh hoạt hơn, hiệu năng cao hơn và dễ cấu hình hơn nhiều cho các kịch bản phức tạp như vật cản động và nhiều loại agent khác nhau.

Khái niệm cốt lõi

• NavigationRegion2D / NavigationRegion3D — Xác định một vùng có thể di chuyển bằng NavigationPolygon (2D) hoặc NavigationMesh (3D). Bạn có thể có nhiều vùng; server sẽ tự động hợp nhất chúng.
• NavigationAgent2D / NavigationAgent3D — Gắn vào một CharacterBody để xử lý việc tìm đường. Tính toán vị trí tiếp theo trên đường đi, xử lý việc tránh va chạm và phát ra tín hiệu khi hoàn tất điều hướng.
• NavigationServer2D / NavigationServer3D — Singleton quản lý tất cả dữ liệu điều hướng. Bạn hiếm khi tương tác trực tiếp với nó, nhưng nó xử lý việc cập nhật bản đồ, các truy vấn đường đi và kết nối giữa các vùng.

Thiết lập điều hướng 2D

Bước 1: Thêm NavigationRegion2D

1. Thêm một node NavigationRegion2D vào scene của bạn.
2. Trong Inspector, tạo một tài nguyên NavigationPolygon mới.
3. Vẽ polygon có thể di chuyển trong trình chỉnh sửa 2D. Polygon này xác định nơi agent có thể di chuyển.

Thêm một NavigationAgent2D

Thêm một NavigationAgent2D làm con của CharacterBody2D. Dưới đây là một script di chuyển hoàn chỉnh:

extends CharacterBody2D

@export var speed: float = 200.0
@onready var nav_agent: NavigationAgent2D = $NavigationAgent2D

func _ready() -> void:
    # Wait for the navigation map to be ready
    await get_tree().physics_frame

    nav_agent.path_desired_distance = 4.0
    nav_agent.target_desired_distance = 4.0

func set_target(target_pos: Vector2) -> void:
    nav_agent.target_position = target_pos

func _physics_process(delta: float) -> void:
    if nav_agent.is_navigation_finished():
        return

    var next_pos := nav_agent.get_next_path_position()
    var direction := global_position.direction_to(next_pos)
    velocity = direction * speed
    move_and_slide()

Các thuộc tính quan trọng của NavigationAgent2D

• target_position — Nơi agent muốn đến
• path_desired_distance — Agent cần ở gần mỗi điểm trên đường đi bao nhiêu để tiến tới điểm tiếp theo
• target_desired_distance — Agent cần ở gần đích bao nhiêu để coi như đã hoàn tất điều hướng
• max_speed — Dùng cho các tính toán tránh va chạm (không giới hạn code di chuyển của bạn)

Điều hướng 3D

Hệ thống điều hướng 3D hoạt động giống hệt như 2D, chỉ khác ở loại node:

• NavigationRegion3D + NavigationMesh
• NavigationAgent3D
• NavigationServer3D

extends CharacterBody3D

@export var speed: float = 5.0
@onready var nav_agent: NavigationAgent3D = $NavigationAgent3D

func _ready() -> void:
    await get_tree().physics_frame
    nav_agent.path_desired_distance = 0.5
    nav_agent.target_desired_distance = 0.5

func set_target(target_pos: Vector3) -> void:
    nav_agent.target_position = target_pos

func _physics_process(delta: float) -> void:
    if nav_agent.is_navigation_finished():
        return

    var next_pos := nav_agent.get_next_path_position()
    var direction := global_position.direction_to(next_pos)
    velocity = direction * speed
    velocity.y -= 9.8 * delta  # Apply gravity
    move_and_slide()

Bake navigation mesh

Với 3D, bạn thường bake navigation mesh từ hình học của màn chơi thay vì vẽ nó bằng tay.

Cấu hình bake

Các thuộc tính quan trọng trong tài nguyên NavigationMesh:

• Agent Radius — Agent giữ khoảng cách bao xa so với tường. Giá trị lớn hơn tạo ra các đường đi thận trọng hơn.
• Agent Height — Chiều cao trần tối thiểu cho các vùng có thể di chuyển.
• Agent Max Climb — Độ cao bậc thang tối đa mà agent có thể bước lên (ví dụ: cầu thang).
• Agent Max Slope — Góc dốc tối đa có thể di chuyển được, tính bằng độ.

# Bake navigation mesh at runtime
var nav_region: NavigationRegion3D = $NavigationRegion3D
nav_region.bake_navigation_mesh()

# Wait for baking to complete
await nav_region.bake_finished
print("Navigation mesh baked!")

Lớp điều hướng

Lớp điều hướng cho phép bạn tách biệt các vùng di chuyển cho những loại agent khác nhau. Ví dụ, đơn vị mặt đất và đơn vị bay có thể có các navigation mesh khác nhau.

# Set navigation layers on the agent
nav_agent.set_navigation_layer_value(1, true)   # Ground layer
nav_agent.set_navigation_layer_value(2, false)  # Not flying layer

# Set navigation layers on the region
nav_region.set_navigation_layer_value(1, true)   # This region is for ground
nav_region.set_navigation_layer_value(2, false)  # Not for flying

Một thiết lập lớp điển hình:

• Lớp 1 — Đơn vị mặt đất (lính, xe cộ)
• Lớp 2 — Đơn vị bay (drone, chim)
• Lớp 3 — Đơn vị lớn (chỉ đi được ở các hành lang rộng)

Tránh va chạm (Avoidance)

NavigationAgent có cơ chế tránh va chạm cục bộ tích hợp sẵn để ngăn các agent chồng lên nhau. Khi bật tính năng tránh va chạm, agent sẽ tính toán một vận tốc an toàn để điều hướng tránh xa các agent khác.

extends CharacterBody2D

@export var speed: float = 200.0
@onready var nav_agent: NavigationAgent2D = $NavigationAgent2D

func _ready() -> void:
    await get_tree().physics_frame
    nav_agent.avoidance_enabled = true
    nav_agent.radius = 20.0
    nav_agent.max_speed = speed
    nav_agent.velocity_computed.connect(_on_velocity_computed)

func set_target(target_pos: Vector2) -> void:
    nav_agent.target_position = target_pos

func _physics_process(delta: float) -> void:
    if nav_agent.is_navigation_finished():
        return

    var next_pos := nav_agent.get_next_path_position()
    var direction := global_position.direction_to(next_pos)
    # Set the desired velocity — the agent will compute a safe one
    nav_agent.velocity = direction * speed

func _on_velocity_computed(safe_velocity: Vector2) -> void:
    velocity = safe_velocity
    move_and_slide()

Điều hướng động

Bạn có thể chỉnh sửa navigation mesh trong lúc chạy để xử lý cửa, tường có thể phá hủy hoặc địa hình thay đổi:

# Enable/disable a navigation region (e.g., open/close a door)
var door_region: NavigationRegion2D = $DoorNavigationRegion
door_region.enabled = false  # Block this path
door_region.enabled = true   # Open this path

# Add a navigation obstacle (blocks agent paths)
var obstacle := NavigationObstacle2D.new()
obstacle.radius = 30.0
add_child(obstacle)

# Re-bake after level changes (3D)
nav_region.bake_navigation_mesh()
await nav_region.bake_finished

Các mẫu thường gặp

AI kẻ địch đuổi theo người chơi

extends CharacterBody2D

@export var speed: float = 150.0
@export var chase_range: float = 300.0
@onready var nav_agent: NavigationAgent2D = $NavigationAgent2D
var player: Node2D

func _ready() -> void:
    await get_tree().physics_frame
    player = get_tree().get_first_node_in_group("player")

func _physics_process(delta: float) -> void:
    if not player:
        return

    var distance := global_position.distance_to(player.global_position)
    if distance > chase_range:
        return  # Too far, don't chase

    # Update target every frame (or throttle to every N frames)
    nav_agent.target_position = player.global_position

    if nav_agent.is_navigation_finished():
        return

    var next_pos := nav_agent.get_next_path_position()
    var direction := global_position.direction_to(next_pos)
    velocity = direction * speed
    move_and_slide()

Lộ trình tuần tra của NPC

extends CharacterBody2D

@export var speed: float = 100.0
@export var patrol_points: Array[Vector2] = []
@onready var nav_agent: NavigationAgent2D = $NavigationAgent2D
var current_patrol_index: int = 0

func _ready() -> void:
    await get_tree().physics_frame
    if patrol_points.size() > 0:
        nav_agent.target_position = patrol_points[0]

func _physics_process(delta: float) -> void:
    if patrol_points.size() == 0:
        return

    if nav_agent.is_navigation_finished():
        # Move to next patrol point
        current_patrol_index = (current_patrol_index + 1) % patrol_points.size()
        nav_agent.target_position = patrol_points[current_patrol_index]
        return

    var next_pos := nav_agent.get_next_path_position()
    var direction := global_position.direction_to(next_pos)
    velocity = direction * speed
    move_and_slide()

Click-để-di-chuyển (Top-Down)

extends CharacterBody2D

@export var speed: float = 200.0
@onready var nav_agent: NavigationAgent2D = $NavigationAgent2D

func _ready() -> void:
    await get_tree().physics_frame

func _unhandled_input(event: InputEvent) -> void:
    if event is InputEventMouseButton and event.pressed:
        nav_agent.target_position = get_global_mouse_position()

func _physics_process(delta: float) -> void:
    if nav_agent.is_navigation_finished():
        return

    var next_pos := nav_agent.get_next_path_position()
    var direction := global_position.direction_to(next_pos)
    velocity = direction * speed
    move_and_slide()

Những thay đổi từ Godot 3 sang Godot 4