Κρίση σύγκρουσης μπάλας με μπάλα

περίληψη

Μια σφαίρα που περιλαμβάνει κάθε μοντέλο χρησιμοποιείται για να κάνει μια κρίση επιτυχίας. Σε αυτό το δείγμα, η ανίχνευση σύγκρουσης εκτελείται για δύο μοντέλα σφαίρας.

Περιβάλλον λειτουργίας

Προϋποθέσεις

Περιβάλλον λειτουργίας

Πώς να εργαστείτε με το δείγμα

ουσία

Σχετικά με το Hit Judgment

Στα παιχνίδια σκοποβολής και δράσης, συμβαίνουν διάφορες συγκρούσεις, όπως συγκρούσεις μεταξύ χαρακτήρων και σφαιρών και συγκρούσεις μεταξύ χαρακτήρων, επομένως είναι απαραίτητο να γράψετε ένα πρόγραμμα για να τις κρίνετε. Στο πρόγραμμα, αυτό αναφέρεται γενικά ως ανίχνευση σύγκρουσης. Υπάρχουν διάφορα μοτίβα κρίσης χτυπήματος, από απλά έως πολύπλοκα μαθηματικά και φυσικά. Γενικά, τα παιχνίδια γίνονται συχνά για να μειώσουν το φορτίο επεξεργασίας και όχι την ακρίβεια, και αν δεν υπάρχει ακραία απόκλιση στην περιοχή, δεν έχει μεγάλη σημασία αν δεν είναι ακριβής.

Αυτή η συμβουλή περιγράφει την πιο κοινή και λιγότερο επαχθή ανίχνευση χτυπήματος "μπάλα με μπάλα". Δεδομένου ότι είναι μια σφαίρα και μια σφαίρα, μιλάμε για κρίση σύγκρουσης σε τρισδιάστατο χώρο, αλλά είναι δυνατόν να αντικατασταθεί σχεδόν η ίδια διαδικασία για συγκρούσεις μεταξύ κύκλων σε δισδιάστατο χώρο.

Πώς λειτουργεί η κρίση της μπάλας και της μπάλας

Δύο παράμετροι χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της σύγκρουσης σφαιρών και σφαιρών: η "θέση" κάθε μοντέλου και η "ακτίνα" του μεγέθους του μοντέλου. Προκειμένου να προσδιοριστεί εάν αυτές οι δύο παράμετροι είναι σωστές, είναι εύκολο να καταλάβουμε κοιτάζοντας το παρακάτω σχήμα.

• P: Θέση του μοντέλου L: Απόσταση μεταξύ δύο σημείων (P2-P1) R: Ακτίνα της σφαίρας

Εάν η "απόσταση μεταξύ των δύο μοντέλων" είναι "L" και το "άθροισμα των ακτίνων των δύο μοντέλων" είναι "R", τότε "L < R" σημαίνει ότι συγκρούονται. Από την άλλη, αν είναι "L > R", αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει σύγκρουση. Η ανίχνευση σύγκρουσης του "L = R" δεν έχει σημασία για κανένα από τα δύο.

αγρός

/// <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;

Μπορείτε να γράψετε το δικό σας πρόγραμμα για τη διαδικασία ανίχνευσης χτυπήματος, αλλά το XNA Framework έχει μια δομή που ονομάζεται "BoundingSphere" που διευκολύνει τον χειρισμό των παραμέτρων της σφαίρας και της ανίχνευσης χτυπήματος, οπότε θα ήθελα να το χρησιμοποιήσω.

Κάθε ModelMesh της φορτωμένης κλάσης μοντέλου περιέχει ήδη τις πληροφορίες σφαίρας "BoundingSphere" που περικλείουν το μοντέλο, οπότε έχουμε ετοιμάσει ένα πεδίο "baseBoundingSphere" για να το ανακτήσουμε.

Άλλα χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν τη θέση κάθε σφαίρας, μια σφαίρα οριοθέτησης που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της πρόσκρουσης δύο σφαιρών και μια σημαία σύγκρουσης.

Φορτίο

// 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;

Κάθε ModelMesh σε ένα μοντέλο έχει μια ιδιότητα BoundingSphere που σας επιτρέπει να λαμβάνετε πληροφορίες σχετικά με τη σφαίρα που περιλαμβάνει το μοντέλο στο ModelMesh. Δεδομένου ότι το μοντέλο που χρησιμοποιούμε έχει ένα μόνο ModelMesh, έχουμε αντιγράψει την περιεκτική σφαίρα από τον πρώτο δείκτη στο baseBoundingSphere.

Δεδομένου ότι η ακτίνα της σφαίρας είναι σταθερή, η ακτίνα είναι προκαθορισμένη στην ιδιότητα Radius των δύο BoundingSpheres.

Χτυπήστε την κρίση

// 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);

Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο BoundingSphere.Intersects για να προσδιορίσετε συγκρούσεις σφαίρας προς σφαίρα. Δεδομένου ότι έχουμε ήδη ορίσει ακτίνα για τις δύο BoundingSpheres, ορίζουμε την ιδιότητα BoundingSphere.Center στη θέση της σφαίρας συν τις κεντρικές συντεταγμένες της αρχικής σφαίρας ομπρέλας. Οι κεντρικές συντεταγμένες της αρχικής σφαίρας προστίθενται επειδή το κέντρο της περιεκτικής σφαίρας δεν είναι απαραίτητα η αρχή.

Εάν καθορίσετε το άλλο BoundingSphere ως όρισμα στο BoundingSphere.Intersects, θα επιστρέψει ένα bool για να δούμε αν συγκρούεται ή όχι, οπότε το καταλαβαίνουμε. Αυτή η σημαία χρησιμοποιείται για τη σχεδίαση χαρακτήρων για να δείτε αν είναι σωστοί.

Πώς να υπολογίσετε την κρίση επιτυχίας

Το XNA Framework παρέχει μια χρήσιμη δομή ανίχνευσης συγκρούσεων που ονομάζεται BoundingSphere, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο για σφαίρες αλλά και για συγκρούσεις με διαφορετικά σχήματα, όπως ακτίνες (γραμμές) και κουτιά.

Ωστόσο, εάν πρόκειται για σύγκρουση μεταξύ σφαιρών, μπορεί να προσδιοριστεί με έναν απλό υπολογισμό χωρίς τη χρήση του BoundingSphere.Intersects.

• Αποτέλεσμα (αν χτυπηθεί) = Απόσταση μεταξύ της θέσης της Σφαίρας 2 και της θέσης της Σφαίρας 1 < Ακτίνα της Σφαίρας 1 + Ακτίνα της Σφαίρας 2

Αν το γράψετε μέσω προγραμματισμού

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

Έρχεται. (Η παραπάνω διαδικασία ανίχνευσης σύγκρουσης υποθέτει ότι το κέντρο της περιεκτικής σφαίρας είναι η προέλευση, όπως μια τέλεια σφαίρα, οπότε δεν λαμβάνει υπόψη το κέντρο της περιεκτικής σφαίρας του μοντέλου.) Αν το σκεφτείτε, θα μοιάζει με το ακόλουθο)

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

Όλοι οι κωδικοί

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);
        }
    }
}