Beurteilung der Ball-zu-Ball-Kollision

Zusammenfassung

Eine Kugel, die jedes Modell umfasst, wird verwendet, um ein Trefferurteil zu fällen. In diesem Beispiel wird die Kollisionserkennung für zwei Kugelmodelle durchgeführt.

Betriebsumgebung

Voraussetzungen

Betriebsumgebung

So arbeiten Sie mit dem Beispiel

Substanz

Über Hit Judgment

In Schieß- und Actionspielen treten verschiedene Kollisionen auf, z. B. Kollisionen zwischen Charakteren und Kugeln sowie Kollisionen zwischen Charakteren, so dass es notwendig ist, ein Programm zu schreiben, um sie zu beurteilen. Im Programm wird dies allgemein als Kollisionserkennung bezeichnet. Es gibt verschiedene Muster der Trefferbeurteilung, von einfach bis komplex mathematisch und physikalisch. Im Allgemeinen werden Spiele oft gemacht, um die Verarbeitungslast zu reduzieren, anstatt die Genauigkeit zu reduzieren, und wenn es keine extreme Abweichung in dem Bereich gibt, macht es nicht viel aus, wenn es nicht genau ist.

Dieser Tipp beschreibt die gebräuchlichste und am wenigsten belastende "Ball-zu-Ball"-Treffererkennung. Da es sich um eine Kugel und eine Kugel handelt, sprechen wir von der Kollisionsbeurteilung im dreidimensionalen Raum, aber es ist möglich, fast den gleichen Prozess für Kollisionen zwischen Kreisen im zweidimensionalen Raum zu ersetzen.

So funktioniert die Ball- und Ballschlagbeurteilung

Zwei Parameter werden verwendet, um die Kollision von Kugeln und Kugeln zu bestimmen: die "Position" jedes Modells und der "Radius" der Größe des Modells. Um festzustellen, ob diese beiden Parameter korrekt sind, ist es leicht zu verstehen, wenn man sich die folgende Abbildung ansieht.

• P: Position des Modells L: Abstand zwischen zwei Punkten (P2-P1) R: Radius der Kugel

Wenn der "Abstand zwischen den beiden Modellen" "L" und die "Summe der Radien der beiden Modelle" "R" ist, dann bedeutet "L < R", dass sie kollidieren. Wenn es sich hingegen um "L > R" handelt, bedeutet dies, dass es keine Kollision gibt. Die Kollisionserkennung von "L = R" spielt bei beiden keine Rolle.

Feld

/// <summary>
/// モデル
/// </summary>
private Model model = null;

/// <summary>
/// モデルの基本包括球
/// </summary>
private BoundingSphere baseBoundingSphere = new BoundingSphere();

/// <summary>
/// 球１の位置
/// </summary>
private Vector3 sphere1Position = new Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

/// <summary>
/// 球２の位置
/// </summary>
private Vector3 sphere2Position = new Vector3(1.5f, 0.0f, -3.0f);

/// <summary>
/// 球１の包括球
/// </summary>
private BoundingSphere sphere1BoundingSphere = new BoundingSphere();

/// <summary>
/// 球２の包括球
/// </summary>
private BoundingSphere sphere2BoundingSphere = new BoundingSphere();

/// <summary>
/// 衝突フラグ
/// </summary>
private bool isCollision = false;

Sie können Ihr eigenes Programm für den Treffererkennungsprozess schreiben, aber das XNA Framework hat eine Struktur namens "BoundingSphere", die es einfach macht, die Parameter der Kugel und der Treffererkennung zu handhaben, daher würde ich sie gerne verwenden.

Jedes ModelMesh der geladenen Model-Klasse enthält bereits die Kugelinformation "BoundingSphere", die das Modell umfasst, daher haben wir ein Feld "baseBoundingSphere" vorbereitet, um es abzurufen.

Zu den weiteren Features gehören die Position jeder Kugel, eine BoundingSphere, die verwendet wird, um die Auswirkungen von zwei Kugeln zu bestimmen, und ein Kollisions-Flag.

Last

// モデルを作成 
this.model = this.Content.Load<Model>("Sphere"); 

// 包括球取得 
this.baseBoundingSphere = this.model.Meshes[0].BoundingSphere; 

// 各モデル用の包括球半径設定 
this.sphere1BoundingSphere.Radius = this.baseBoundingSphere.Radius; 
this.sphere2BoundingSphere.Radius = this.baseBoundingSphere.Radius;

Jedes ModelMesh in einem Model verfügt über eine BoundingSphere-Eigenschaft, mit der Sie Informationen über die Kugel abrufen können, die das Modell im ModelMesh umfasst. Da das von uns verwendete Modell über ein einzelnes ModelMesh verfügt, haben wir die inklusive Kugel aus dem ersten Index in die baseBoundingSphere kopiert.

Da der Radius der Kugel fest ist, ist der Radius in der Radius-Eigenschaft der beiden BoundingSpheres voreingestellt.

Treffer-Urteil

// 衝突判定用の球を設定 
this.sphere1BoundingSphere.Center = 
    this.sphere1Position + this.baseBoundingSphere.Center; 
this.sphere2BoundingSphere.Center = 
    this.sphere2Position + this.baseBoundingSphere.Center; 

// 衝突判定 
this.isCollision = 
    this.sphere1BoundingSphere.Intersects(this.sphere2BoundingSphere);

Verwenden Sie die BoundingSphere.Intersects-Methode, um Kugel-zu-Kugel-Kollisionen zu bestimmen. Da wir bereits einen Radius für die beiden BoundingSpheres festgelegt haben, legen wir die BoundingSphere.Center-Eigenschaft auf die Position der Kugel plus die Mittelpunktkoordinaten der ursprünglichen Umbrella-Kugel fest. Die Mittelpunktkoordinaten der ursprünglichen Kugel werden addiert, da der Mittelpunkt der inklusiven Kugel nicht unbedingt der Ursprung ist.

Wenn Sie die andere BoundingSphere als Argument für BoundingSphere.Intersects angeben, wird ein bool zurückgegeben, um zu sehen, ob es kollidiert oder nicht, damit wir es erhalten. Dieses Flag wird verwendet, um Zeichen zu zeichnen, um zu sehen, ob sie korrekt sind.

So berechnen Sie das Trefferurteil

Das XNA-Framework stellt eine nützliche Kollisionserkennungsstruktur namens BoundingSphere bereit, die nicht nur für Kugeln, sondern auch für Kollisionen mit verschiedenen Formen wie Strahlen (Linien) und Kästchen verwendet werden kann.

Wenn es sich jedoch um eine Kollision zwischen Kugeln handelt, kann sie durch eine einfache Berechnung ohne Verwendung von BoundingSphere.Intersects bestimmt werden.

• Ergebnis (ob es getroffen wird) = Abstand zwischen der Position von Kugel 2 und der Position von Kugel 1 < Radius von Kugel 1 + Radius von Kugel 2

Wenn Sie es programmgesteuert schreiben

this.isCollision = (this.sphere2Position - this.sphere1Position).Length() <
                   (this.sphere1BoundingSphere.Radius + this.sphere2BoundingSphere.Radius);

Es kommt zu. (Der obige Kollisionserkennungsprozess geht davon aus, dass der Mittelpunkt der inklusiven Kugel der Ursprung ist, wie bei einer perfekten Kugel, sodass der Mittelpunkt der inklusiven Kugel des Modells nicht berücksichtigt wird.) Wenn Sie es in Betracht ziehen, sieht es wie folgt aus)

this.isCollision = ((this.sphere2Position + this.baseBoundingSphere.Center) -
                        (this.sphere1Position + this.baseBoundingSphere.Center)).Length() <
                   (this.sphere1BoundingSphere.Radius + this.sphere2BoundingSphere.Radius);

Alle Codes

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;
#if WINDOWS_PHONE
using Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch;
#endif

namespace CollisionSphereAndSphere
{
    /// <summary>
    /// ゲームメインクラス
    /// </summary>
    public class GameMain : Microsoft.Xna.Framework.Game
    {
        /// <summary>
        /// グラフィックデバイス管理クラス
        /// </summary>
        private GraphicsDeviceManager graphics = null;

        /// <summary>
        /// スプライトのバッチ化クラス
        /// </summary>
        private SpriteBatch spriteBatch = null;

        /// <summary>
        /// スプライトでテキストを描画するためのフォント
        /// </summary>
        private SpriteFont font = null;

        /// <summary>
        /// モデル
        /// </summary>
        private Model model = null;

        /// <summary>
        /// モデルの基本包括球
        /// </summary>
        private BoundingSphere baseBoundingSphere = new BoundingSphere();

        /// <summary>
        /// 球１の位置
        /// </summary>
        private Vector3 sphere1Position = new Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

        /// <summary>
        /// 球２の位置
        /// </summary>
        private Vector3 sphere2Position = new Vector3(1.5f, 0.0f, -3.0f);

        /// <summary>
        /// 球１の包括球
        /// </summary>
        private BoundingSphere sphere1BoundingSphere = new BoundingSphere();

        /// <summary>
        /// 球２の包括球
        /// </summary>
        private BoundingSphere sphere2BoundingSphere = new BoundingSphere();

        /// <summary>
        /// 衝突フラグ
        /// </summary>
        private bool isCollision = false;

        /// <summary>
        /// 前回のマウスの状態
        /// </summary>
        private MouseState oldMouseState;


        /// <summary>
        /// GameMain コンストラクタ
        /// </summary>
        public GameMain()
        {
            // グラフィックデバイス管理クラスの作成
            this.graphics = new GraphicsDeviceManager(this);

            // ゲームコンテンツのルートディレクトリを設定
            this.Content.RootDirectory = "Content";

#if WINDOWS_PHONE
            // Windows Phone のデフォルトのフレームレートは 30 FPS
            this.TargetElapsedTime = TimeSpan.FromTicks(333333);

            // バックバッファサイズの設定
            this.graphics.PreferredBackBufferWidth = 480;
            this.graphics.PreferredBackBufferHeight = 800;

            // フルスクリーン表示
            this.graphics.IsFullScreen = true;
#endif
        }

        /// <summary>
        /// ゲームが始まる前の初期化処理を行うメソッド
        /// グラフィック以外のデータの読み込み、コンポーネントの初期化を行う
        /// </summary>
        protected override void Initialize()
        {
            // TODO: ここに初期化ロジックを書いてください

            // コンポーネントの初期化などを行います
            base.Initialize();
        }

        /// <summary>
        /// ゲームが始まるときに一回だけ呼ばれ
        /// すべてのゲームコンテンツを読み込みます
        /// </summary>
        protected override void LoadContent()
        {
            // テクスチャーを描画するためのスプライトバッチクラスを作成します
            this.spriteBatch = new SpriteBatch(this.GraphicsDevice);

            // フォントをコンテントパイプラインから読み込む
            this.font = this.Content.Load<SpriteFont>("Font");

            // モデルを作成
            this.model = this.Content.Load<Model>("Sphere");

            // 包括球取得
            this.baseBoundingSphere = this.model.Meshes[0].BoundingSphere;

            // 各モデル用の包括球半径設定
            this.sphere1BoundingSphere.Radius = this.baseBoundingSphere.Radius;
            this.sphere2BoundingSphere.Radius = this.baseBoundingSphere.Radius;

            // あらかじめパラメータを設定しておく
            foreach (ModelMesh mesh in this.model.Meshes)
            {
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    // デフォルトのライト適用
                    effect.EnableDefaultLighting();

                    // ビューマトリックスをあらかじめ設定
                    effect.View = Matrix.CreateLookAt(
                        new Vector3(0.0f, 10.0f, 1.0f),
                        Vector3.Zero,
                        Vector3.Up
                    );

                    // プロジェクションマトリックスをあらかじめ設定
                    effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                        MathHelper.ToRadians(45.0f),
                        (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Width /
                            (float)this.GraphicsDevice.Viewport.Height,
                        1.0f,
                        100.0f
                    );
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// ゲームが終了するときに一回だけ呼ばれ
        /// すべてのゲームコンテンツをアンロードします
        /// </summary>
        protected override void UnloadContent()
        {
            // TODO: ContentManager で管理されていないコンテンツを
            //       ここでアンロードしてください
        }

        /// <summary>
        /// 描画以外のデータ更新等の処理を行うメソッド
        /// 主に入力処理、衝突判定などの物理計算、オーディオの再生など
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">このメソッドが呼ばれたときのゲーム時間</param>
        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
            KeyboardState keyboardState = Keyboard.GetState();
            MouseState mouseState = Mouse.GetState();
            GamePadState gamePadState = GamePad.GetState(PlayerIndex.One);

            // Xbox 360 コントローラ、Windows Phone の BACK ボタンを押したときに
            // ゲームを終了させます
            if (gamePadState.Buttons.Back == ButtonState.Pressed)
            {
                this.Exit();
            }

            float speed = 0.1f;

            // 球１の位置を移動させる
            if (gamePadState.IsConnected)
            {
                this.sphere1Position.X += gamePadState.ThumbSticks.Left.X * speed;
                this.sphere1Position.Z -= gamePadState.ThumbSticks.Left.Y * speed;
            }
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                this.sphere1Position.X -= speed;
            }
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                this.sphere1Position.X += speed;
            }
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Down))
            {
                this.sphere1Position.Z += speed;
            }
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Up))
            {
                this.sphere1Position.Z -= speed;
            }
            if (mouseState.LeftButton == ButtonState.Pressed)
            {
                // 直前にマウスの左ボタンが押されていない場合は差分を０にする
                if (this.oldMouseState.LeftButton == ButtonState.Released)
                {
                    this.oldMouseState = mouseState;
                }

                this.sphere1Position += new Vector3((mouseState.X - this.oldMouseState.X) * 0.01f,
                                                   0,
                                                   (mouseState.Y - this.oldMouseState.Y) * 0.01f);
            }

            // マウスの状態記憶
            this.oldMouseState = mouseState;

            // 衝突判定用の球を設定
            this.sphere1BoundingSphere.Center =
                this.sphere1Position + this.baseBoundingSphere.Center;
            this.sphere2BoundingSphere.Center =
                this.sphere2Position + this.baseBoundingSphere.Center;

            // 衝突判定
            this.isCollision =
                this.sphere1BoundingSphere.Intersects(this.sphere2BoundingSphere);

            // 登録された GameComponent を更新する
            base.Update(gameTime);
        }

        /// <summary>
        /// 描画処理を行うメソッド
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">このメソッドが呼ばれたときのゲーム時間</param>
        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            // 画面を指定した色でクリアします
            this.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);

            // 深度バッファを有効にする
            this.GraphicsDevice.DepthStencilState = DepthStencilState.Default;

            foreach (ModelMesh mesh in this.model.Meshes)
            {
                // 球１を描画
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    // ワールドマトリックス（位置指定）
                    effect.World = Matrix.CreateTranslation(this.sphere1Position);
                }
                mesh.Draw();

                // 球２を描画
                foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects)
                {
                    // ワールドマトリックス（位置指定）
                    effect.World = Matrix.CreateTranslation(this.sphere2Position);
                }
                mesh.Draw();
            }

            // スプライトの描画準備
            this.spriteBatch.Begin();

            // 衝突判定表示
            this.spriteBatch.DrawString(this.font,
                "IsCollision : " + this.isCollision,
                new Vector2(30.0f, 30.0f), Color.White);

            // スプライトの一括描画
            this.spriteBatch.End();

            // 登録された DrawableGameComponent を描画する
            base.Draw(gameTime);
        }
    }
}