UnityでPhysics Materialを使わずにボールを跳ね返らせる

動機

Unityでビリヤードを作ろうとして、いつものようにPhysice MaterialのBounceを使おうとしたら、発射時の力が弱すぎてうまく跳ね返ってくれない事態が発生。
じゃあ自分で実装してみよう！ということに。

反射ベクトルの求め方について

詳しいベクトルの解説はこちらや、
http://nn-hokuson.hatenablog.com/entry/2018/03/30/201715
こちらをご覧ください。
https://qiita.com/edo_m18/items/b145f2f5d2d05f0f29c9

使う関数

リンク先ではずらずらと計算式が出てきたと思いますが、Unityでは一行で反射ベクトルを求められる便利関数が存在します。

 Vector3 Reflect(Vector3 inDirection, Vector3 inNormal);

公式リファレンス

この関数はinDirectionに物体のvelocity、inNormalに当たった物体の法線を与えてやれば、反射ベクトルを返してくれます。

実装

まず適当にステージを作ります。

次に跳ね返させるオブジェクトを用意します。今回はSphereです。
RigidBodyをつけて、y軸だけ固定します。

そして最初にボールを動かすために、velocityを変化させるスクリプトを書きます。

AddPower.cs

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class AddPower : MonoBehaviour {

	private Rigidbody rb;
	private BounceCalc bounceCalc;
	public float power = 1;    // 発射時の力

	// Use this for initialization
	void Start () {
		rb = this.GetComponent<Rigidbody>();
		bounceCalc = this.GetComponent<BounceCalc>();
	}
	
	// Update is called once per frame
	void Update () {
		if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)){
			rb.velocity = new Vector3(power, 0, power);
            // 発射時のvelocityを取得
			bounceCalc.afterReflectVero = rb.velocity;
		}	
	}
}

次に、実際に反射ベクトルを計算しているスクリプトがこちらです。

BounceCalc.cs

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class BounceCalc : MonoBehaviour {

	//ボールが当たった物体の法線ベクトル
	private Vector3 objNomalVector = Vector3.zero;
	// ボールのrigidbody
	private Rigidbody rb;
	// 跳ね返った後のverocity
	[HideInInspector] public Vector3 afterReflectVero = Vector3.zero;

	public void OnCollisionEnter (Collision collision) {
        // 当たった物体の法線ベクトルを取得
		objNomalVector = collision.contacts[0].normal;
		Vector3 reflectVec = Vector3.Reflect (afterReflectVero, objNomalVector);
		rb.velocity = reflectVec;
		// 計算した反射ベクトルを保存
		afterReflectVero = rb.velocity;
		Debug.Log ("nomal:" + afterReflectVero);
	}

	// Use this for initialization
	void Start () {
		rb = this.GetComponent<Rigidbody> ();
	}
}

この二つのスクリプトをSphereにアタッチするとBounceを使わなくてもボールが跳ね返ってくれます。