שיפוט התנגשות כדור לכדור

תקציר

כדור המקיף כל דגם משמש לשיפוט מכה. במדגם זה, זיהוי התנגשות מבוצע עבור שני מודלים כדוריים.

סביבת הפעלה

דרישות מוקדמות

סביבת הפעלה

כיצד לעבוד עם המדגם

חומר

אודות Hit Judgment

במשחקי יריות ומשחקי פעולה מתרחשות התנגשויות שונות, כגון התנגשויות בין דמויות לכדורים, והתנגשויות בין דמויות, ולכן יש צורך לכתוב תוכנית שתשפוט אותן. בתוכנית, זה נקרא בדרך כלל זיהוי התנגשות. ישנם דפוסים שונים של שיפוט מכה, מפשוטים ועד מורכבים מבחינה מתמטית ופיזית. באופן כללי, משחקים נעשים לעתים קרובות כדי להפחית את עומס העיבוד ולא דיוק, ואם אין סטייה קיצונית באזור, זה לא משנה הרבה אם זה לא מדויק.

טיפ זה מתאר את זיהוי החבטות הנפוץ ביותר והפחות מעיק "כדור לכדור". מכיוון שמדובר בכדור ובכדור, מדובר בשיפוט התנגשויות במרחב תלת-ממדי, אך ניתן להחליף כמעט את אותו תהליך בהתנגשויות בין מעגלים במרחב דו-ממדי.

איך הכדור והכדור פוגעים בשיפוט

שני פרמטרים משמשים לקביעת התנגשות של כדורים וספירות: "מיקום" של כל מודל ואת "רדיוס" של גודל המודל. על מנת לקבוע אם שני פרמטרים אלה נכונים, קל להבין על ידי התבוננות באיור שלהלן.

• P: מיקום המודל L: מרחק בין שתי נקודות (P2-P1) R: רדיוס הכדור

אם "המרחק בין שני הדגמים" הוא "L" ו"סכום הרדיוסים של שני הדגמים" הוא "R", אז "L < R" פירושו שהם מתנגשים. מצד שני, אם זה "L > R", זה אומר שאין התנגשות. זיהוי ההתנגשות של "L = R" אינו משנה עבור אף אחד מהם.

שדה

/// <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;

אתה יכול לכתוב תוכנית משלך עבור תהליך זיהוי להיט, אבל מסגרת XNA יש מבנה שנקרא "BoundingSphere" שמקל על הטיפול בפרמטרים של הכדור ואת זיהוי פגע, אז אני רוצה להשתמש בו.

כל ModelMesh של מחלקת המודל הטעון כבר מכיל את מידע הכדור "BoundingSphere" המקיף את המודל, ולכן הכנו שדה "baseBoundingSphere" כדי לאחזר אותו.

תכונות אחרות כוללות את המיקום של כל כדור, BoundingSphere המשמש לקביעת ההשפעה של שני כדורים, ודגל התנגשות.

טען

// 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;

לכל ModelMesh בדגם יש מאפיין BoundingSphere המאפשר לקבל מידע על הכדור שמקיף את המודל ב- ModelMesh. מכיוון שלמודל שבו אנו משתמשים יש ModelMesh יחיד, העתקנו את הכדור הכולל מהאינדקס הראשון ל- baseBoundingSphere.

מכיוון שהרדיוס של הכדור קבוע, הרדיוס מוגדר מראש במאפיין רדיוס של שתי הספירות התוחמות.

פגע בשיפוט

// 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);

השתמש בשיטה BoundingSphere.Intersects כדי לקבוע התנגשויות בין כדור לכדור. מכיוון שכבר יש לנו רדיוס מוגדר עבור שני BoundingSpheres, אנו מגדירים את המאפיין BoundingSphere.Center למיקום הכדור בתוספת הקואורדינטות המרכזיות של כדור המטריה המקורי. הקואורדינטות המרכזיות של הספירה המקורית מתווספות מכיוון שמרכז הספירה המכלילה אינו בהכרח המקור.

אם תציין את BoundingSphere האחר כארגומנט ל- BoundingSphere.Intersects, הוא יחזיר בול כדי לראות אם הוא מתנגש או לא, אז נקבל את זה. דגל זה משמש לציור תווים כדי לראות אם הם נכונים.

כיצד לחשב את פסק הדין פגע

מסגרת XNA מספקת מבנה שימושי לזיהוי התנגשויות בשם BoundingSphere, שניתן להשתמש בו לא רק עבור כדורים אלא גם עבור התנגשויות עם צורות שונות כגון קרניים (קווים) ותיבות.

עם זאת, אם מדובר בהתנגשות בין כדורים, ניתן לקבוע זאת על ידי חישוב פשוט ללא שימוש ב- BoundingSphere.Intersects.

• תוצאה (בין אם היא נפגעת) = המרחק בין המיקום של כדור 2 לבין המיקום של כדור 1 < רדיוס של כדור 1 + רדיוס של כדור 2

אם אתה כותב את זה באופן פרוגרמטי

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

זה מגיע. (תהליך זיהוי ההתנגשות לעיל מניח שמרכז הכדור המכליל הוא המקור, כמו כדור מושלם, ולכן הוא אינו לוקח בחשבון את מרכז הכדור המכליל של המודל). אם אתה מחשיב את זה, זה ייראה כך)

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

כל הקודים

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);
        }
    }
}