【Godot4.3】基于ShapePoints的Polygon2D扩展

概述

这同样是来自2023年7月份的一项实验性工作，基于最初版本的ShapePoints静态函数库，实现了对Polygon2D节点的扩展，用于创建参数化图形的Polygon2D节点。

Polygon2D节点本身只能通过顶点绘制工具，创建很随意的多边形。
通过ShapePoints函数库求取对应图形的顶点数据，然后赋值给Polygon2D节点的polygon属性，可以实现特殊几何图形的快速创建。

自定义节点体系

基于ShapePoints函数库所提供的图形，创建了包括矩形、圆、星形等等一些列的参数化图形Polygon2D节点。

Polygon2DRect（矩形）

# ========================================================
# 名称：Polygon2DRect
# 类型：扩展节点，Polygon2D子类型
# 简介：为Polygon2D提供参数化的矩形，基于最初的ShapePoints函数库获取图形点
# 作者：巽星石
# Godot版本：4.1-stable (official)
# 创建时间：2023-07-08 03:13:48
# 最后修改时间：2024年9月2日17:07:01
# ========================================================
@tool
class_name Polygon2DRect extends Polygon2D
# =================================== 参数 ===================================
## 宽度
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var width:float = 50.0:
	set(val):
		width = val
		update_polygon()
## 高度
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var height:float = 50.0:
	set(val):
		height = val
		update_polygon()
# =================================== 虚函数 ===================================	
func _init():
	update_polygon()		
# =================================== 方法 ===================================
# 更新形状
func update_polygon():
	polygon = ShapePoints.rect(Vector2(width,height))

可以看到省略注释部分，代码相当简单：

@tool代表了它可以在编辑器中响应参数（导出变量）的变化，
extends Polygon2D代表了这个节点继承自Polygon2D，可以拥有和使用它的全部属性、方法和信号。
width和height两个参数（导出变量）用于控制矩形的大小，在其setter中，修改值后，会调用update_polygon()方法
update_polygon()方法中，会根据目前的width和height参数值，从ShapePoints函数库中求取矩形顶点，然后赋值给Polygon2D节点的polygon属性，从而实现形状的动态更新。

在编辑器中创建和编辑Polygon2DRect节点

Polygon2DCircle（圆形）

# ========================================================
# 名称：Polygon2DCircle
# 类型：扩展节点，Polygon2D子类型
# 简介：为Polygon2D提供参数化的圆，基于最初的ShapePoints函数库获取图形点
# 作者：巽星石
# Godot版本：4.1-stable (official)
# 创建时间：2023-07-08 03:13:48
# 最后修改时间：2024年9月2日17:25:20
# ========================================================
@tool
class_name Polygon2DCircle extends Polygon2D
# =================================== 参数 ===================================
## 圆半径
@export var r:float = 50:
	set(val):
		r = val
		update_polygon()
# =================================== 虚函数 ===================================	
func _init():
	update_polygon()
# =================================== 方法 ===================================
# 更新形状
func update_polygon():
	polygon = ShapePoints.circle(r)

在编辑器中创建和编辑Polygon2DCircle节点

Polygon2DChamferRect（切角矩形）

# ========================================================
# 名称：Polygon2DChamferRect
# 类型：扩展节点，Polygon2D子类型
# 简介：为Polygon2D提供参数化的切角矩形，基于最初的ShapePoints函数库获取图形点
# 作者：巽星石
# Godot版本：4.1-stable (official)
# 创建时间：2023-07-08 03:13:48
# 最后修改时间：2024年9月2日17:29:14
# ========================================================
@tool
class_name Polygon2DChamferRect extends Polygon2D
# =================================== 参数 ===================================
## 宽度
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var width:float = 50.0:
	set(val):
		width = val
		update_polygon()
## 高度
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var height:float = 50.0:
	set(val):
		height = val
		update_polygon()

## 左上角圆角半径
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var a:float = 5:
	set(val):
		a = val
		update_polygon()
## 左上角圆角半径
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var b:float = 5:
	set(val):
		b = val
		update_polygon()
## 左上角圆角半径
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var c:float = 5:
	set(val):
		c = val
		update_polygon()
## 左上角圆角半径
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var d:float = 5:
	set(val):
		d = val
		update_polygon()
# =================================== 虚函数 ===================================
func _init():
	update_polygon()
# =================================== 方法 ===================================
# 更新形状
func update_polygon():
	polygon = ShapePoints.chamfer_rect(Vector2(width,height),a,b,c,d)

Polygon2DRoundRect（圆角矩形）

# ========================================================
# 名称：Polygon2DRoundRect
# 类型：扩展节点，Polygon2D子类型
# 简介：为Polygon2D提供参数化的圆角矩形，基于最初的ShapePoints函数库获取图形点
# 作者：巽星石
# Godot版本：4.1-stable (official)
# 创建时间：2023-07-08 03:13:48
# 最后修改时间：2024年9月2日17:32:08
# ========================================================
@tool
class_name Polygon2DRoundRect extends Polygon2D
# =================================== 参数 ===================================
## 宽度
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var width:float = 50.0:
	set(val):
		width = val
		update_polygon()
## 高度
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var height:float = 50.0:
	set(val):
		height = val
		update_polygon()

## 左上角圆角半径
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var r1:float = 5:
	set(val):
		r1 = val
		update_polygon()
## 左上角圆角半径
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var r2:float = 5:
	set(val):
		r2 = val
		update_polygon()
## 左上角圆角半径
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var r3:float = 5:
	set(val):
		r3 = val
		update_polygon()
## 左上角圆角半径
@export_range(0.0,10000.0,1.0) var r4:float = 5:
	set(val):
		r4 = val
		update_polygon()
# =================================== 虚函数 ===================================
func _init():
	update_polygon()
# =================================== 方法 ===================================
# 更新形状
func update_polygon():
	polygon = ShapePoints.round_rect(Vector2(width,height),r1,r2,r3,r4)

Polygon2DRegular（正多边形）

# ========================================================
# 名称：Polygon2DRegular
# 类型：扩展节点，Polygon2D子类型
# 简介：为Polygon2D提供参数化的正多边形，基于最初的ShapePoints函数库获取图形点
# 作者：巽星石
# Godot版本：4.1-stable (official)
# 创建时间：2023-07-08 03:13:48
# 最后修改时间：2024年9月2日17:40:39
# ========================================================
@tool
class_name Polygon2DRegular extends Polygon2D
# =================================== 参数 ===================================
## 起始角度
@export_range(0,360,1,"degrees") var start_angle:int = -90:
	set(val):
		start_angle = val
		update_polygon()

## 角数
@export_range(3,1000,1,"suffix:边") var edges:int=5:
	set(val):
		edges = val
		update_polygon()

## 圆半径
@export var r:float = 50:
	set(val):
		r = val
		update_polygon()
# =================================== 虚函数 ===================================
func _init():
	update_polygon()
# =================================== 方法 ===================================
# 更新形状
func update_polygon():
	polygon = ShapePoints.regular_polygon(start_angle,edges,r)

上面基于Godot4.3的@export_range提供的单位提示功能进行了改进，你可以在参数中看到度数和边数等单位的提示。

Polygon2DStar（星形）

# ========================================================
# 名称：Polygon2DStar
# 类型：扩展节点，Polygon2D子类型
# 简介：为Polygon2D提供参数化的星形，基于最初的ShapePoints函数库获取图形点
# 作者：巽星石
# Godot版本：4.1-stable (official)
# 创建时间：2023-07-08 03:13:48
# 最后修改时间：2024年9月2日17:44:28
# ========================================================
@tool
class_name Polygon2DStar extends Polygon2D
# =================================== 参数 ===================================
## 起始角度
@export_range(0,360,1,"degrees") var start_angle:int = -90:
	set(val):
		start_angle = val
		update_polygon()

## 角数
@export_range(3,1000,1,"suffix:边") var edges:int=5:
	set(val):
		edges = val
		update_polygon()

## 外部圆半径
@export var r:float = 50:
	set(val):
		r = val
		update_polygon()

## 内部圆半径
@export var r2:float = 20:
	set(val):
		r2 = val
		update_polygon()
# =================================== 虚函数 ===================================
func _init():
	update_polygon()
# =================================== 方法 ===================================
# 更新形状
func update_polygon():
	polygon = ShapePoints.star(start_angle,edges,r,r2)

Polygon2DSector（扇形）

# ========================================================
# 名称：Polygon2DSector
# 类型：扩展节点，Polygon2D子类型
# 简介：为Polygon2D提供参数化的扇形，基于最初的ShapePoints函数库获取图形点
# 作者：巽星石
# Godot版本：4.1-stable (official)
# 创建时间：2023-07-08 03:13:48
# 最后修改时间：2024年9月2日17:48:32
# ========================================================
@tool
class_name Polygon2DSector extends Polygon2D
# =================================== 参数 ===================================
## 起始角度
@export_range(-360,360,1,"degrees") var start_angle:int = -90:
	set(val):
		start_angle = val
		update_polygon()

## 结束角度
@export_range(-360,360,1,"degrees") var end_angle:int = 90:
	set(val):
		end_angle = val
		update_polygon()

## 半径
@export var r:float = 50:
	set(val):
		r = val
		update_polygon()
# =================================== 虚函数 ===================================
func _init():
	update_polygon()

# =================================== 方法 ===================================
# 更新形状
func update_polygon():
	polygon = ShapePoints.sector(start_angle,end_angle,r)

组合创建复杂形状

简单饼图

嵌套的形状

创建简单游戏原型

总结

基于ShapePoints静态函数库对Polygon2D节点的扩展，可以用于创建参数化图形的Polygon2D节点，补足Polygon2D本身的绘制限制。
通过结合多个参数化图形的Polygon2D节点，可以创建一些简单的几何图形和它们的组合形式，甚至是创建简单几何游戏的原型
它让Godot拥有了一种简便的内置矢量图形功能。

未来展望

和很多其他的工作一样，这是一个被简单试验，然后长期搁置的工作。本篇通过初步整理，总结了基础的实现原理和用法。后期可能会进行大量改进。
因为对ShapePoints静态函数库的依赖，可能会导致一些问题，尤其是对ShapePoints静态函数库的破坏性重写之后，可能会带来一些问题，所以好的方法是将图形点求取函数放置到各个参数化图形的Polygon2D节点中，降低依赖的同时，还可以使用新的代码或做特定的修改。
基于Godot4.3的新特性，可以对导出变量部分做更好的设计，诸如上面提到的添加单位等
可以创建更多的图形