قضاوت برخورد توپ به توپ

خلاصه

حوزه ای که شامل هر مدل است برای قضاوت ضربه استفاده می شود. در این نمونه، تشخیص برخورد برای دو مدل کره ای انجام می شود.

محیط عملیاتی

پیش نیازها

محیط عملیاتی

نحوه کار با نمونه

ماده

درباره قضاوت ضربه

در بازی های تیراندازی و بازی های اکشن، برخوردهای مختلفی مانند برخورد بین شخصیت ها و گلوله ها و برخورد بین شخصیت ها رخ می دهد، بنابراین لازم است یک برنامه برای قضاوت در مورد انها بنویسید. در این برنامه، این به طور کلی به عنوان تشخیص برخورد نامیده می شود. الگوهای مختلفی از قضاوت ضربه وجود دارد، از ساده تا پیچیده ریاضی و فیزیکی. به طور کلی، بازی ها اغلب برای کاهش بار پردازش به جای دقت ساخته می شوند و اگر هیچ انحراف شدید در منطقه وجود نداشته باشد، مهم نیست که دقیق نباشد.

این نکته رایج ترین و کم بارترین تشخیص ضربه "توپ به توپ" را توصیف می کند. از انجا که این یک کره و یک کره است، ما در مورد قضاوت برخورد در فضای سه بعدی صحبت می کنیم، اما ممکن است تقریبا همان فرایند را برای برخورد بین دایره ها در فضای دو بعدی جایگزین کنیم.

چگونه توپ و توپ ضربه قضاوت کار می کند

دو پارامتر برای تعیین برخورد کره ها و کره ها استفاده می شود: "موقعیت" هر مدل و "شعاع" اندازه مدل. به منظور تعیین اینکه ایا این دو پارامتر درست هستند، با نگاه کردن به شکل زیر اسان است.

• P: موقعیت مدل L: فاصله بین دو نقطه (P2-P1) R: شعاع کره

اگر "فاصله بین دو مدل" "L" و "مجموع شعاع دو مدل" "R" باشد، "L < R" به این معنی است که انها در حال برخورد هستند. از سوی دیگر، اگر "L > R" باشد، به این معنی است که هیچ برخوردی وجود ندارد. تشخیص برخورد "L = R" برای هر دو مهم نیست.

زمینه

/// <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;

شما می توانید برنامه خود را برای فرایند تشخیص ضربه بنویسید، اما چارچوب XNA دارای ساختاری به نام "BoundingSphere" است که رسیدگی به پارامترهای کره و تشخیص ضربه را اسان می کند، بنابراین من می خواهم از ان استفاده کنم.

هر ModelMesh از کلاس مدل بارگذاری شده در حال حاضر شامل اطلاعات کره ای "BoundingSphere" است که شامل مدل است، بنابراین ما یک میدان "baseBoundingSphere" را برای بازیابی ان اماده کرده ایم.

ویژگی های دیگر شامل موقعیت هر کره، یک BoundingSphere مورد استفاده برای تعیین تاثیر دو کره و یک پرچم برخورد است.

بار

// 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;

هر ModelMesh در یک مدل دارای یک ویژگی BoundingSphere است که به شما امکان می دهد اطلاعاتی در مورد کره ای که شامل مدل در ModelMesh است، دریافت کنید. از انجا که مدلی که ما استفاده می کنیم دارای یک ModelMesh واحد است، ما کره فراگیر را از شاخص اول به baseBoundingSphere کپی کرده ایم.

از انجا که شعاع کره ثابت است، شعاع در ویژگی شعاع دو BoundingSpheres از پیش تعیین شده است.

امار قضاوت

// 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);

از روش BoundingSphere.Intersects برای تعیین برخوردهای کره به کره استفاده کنید. از انجا که ما در حال حاضر یک شعاع برای دو BoundingSpheres داریم، ویژگی BoundingSphere.Center را به موقعیت کره به علاوه مختصات مرکزی کره چتر اصلی تنظیم می کنیم. مختصات مرکزی کره اصلی به این دلیل اضافه می شوند که مرکز کره فراگیر لزوما منشا ان نیست.

اگر BoundingSphere دیگر را به عنوان یک استدلال به BoundingSphere.Intersects مشخص کنید، یک بول را باز می گرداند تا ببیند ایا برخورد می کند یا نه، بنابراین ما ان را دریافت می کنیم. این پرچم برای ترسیم کاراکترها استفاده می شود تا ببیند ایا انها درست هستند یا خیر.

چگونه برای محاسبه قضاوت ضربه

چارچوب XNA یک ساختار تشخیص برخورد مفید به نام BoundingSphere را فراهم می کند که می تواند نه تنها برای کره ها بلکه برای برخورد با اشکال مختلف مانند اشعه ها (خطوط) و جعبه ها نیز استفاده شود.

با این حال، اگر این یک برخورد بین کره ها باشد، می توان ان را با یک محاسبه ساده بدون استفاده از BoundingSphere.Intersects تعیین کرد.

• نتیجه (ایا ان ضربه) = فاصله بین موقعیت کره 2 و موقعیت کره 1 < شعاع کره 1 + شعاع کره 2

اگر شما ان را به صورت برنامه نویسی بنویسید

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

این اتفاق می افتد. (فرایند تشخیص برخورد در بالا فرض می کند که مرکز کره فراگیر منشا است، مانند یک کره کامل، بنابراین مرکز حوزه فراگیر مدل را در نظر نمی گیرد.) اگر ان را در نظر بگیرید، به نظر می رسد به شرح زیر است)

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

همه کدها

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);
        }
    }
}