Toptan topa çarpışma kararı

özet

Her modeli kapsayan bir küre, isabet kararı vermek için kullanılır. Bu örnekte, iki küre modeli için çarpışma algılaması gerçekleştirilmiştir.

Çalışma ortamı

Önkoşullar

Çalışma ortamı

Örnekle nasıl çalışılır

madde

Hit Judgment Hakkında

Atış oyunlarında ve aksiyon oyunlarında, karakterler ve mermiler arasındaki çarpışmalar ve karakterler arasındaki çarpışmalar gibi çeşitli çarpışmalar meydana gelir, bu nedenle onları yargılamak için bir program yazmak gerekir. Programda bu genellikle çarpışma algılama olarak adlandırılır. Matematiksel ve fiziksel olarak basitten karmaşığa kadar çeşitli isabet yargısı kalıpları vardır. Genel olarak, oyunlar genellikle doğruluktan ziyade işlem yükünü azaltmak için yapılır ve alanda aşırı bir sapma yoksa, doğru olmaması çok önemli değildir.

Bu ipucu, en yaygın ve en az külfetli "toptan topa" vuruş algılamasını açıklar. Bir küre ve bir küre olduğu için, üç boyutlu uzayda çarpışma yargısından bahsediyoruz, ancak iki boyutlu uzayda daireler arasındaki çarpışmalar için hemen hemen aynı süreci ikame etmek mümkündür.

Top ve topa vurma yargısı nasıl çalışır?

Kürelerin ve kürelerin çarpışmasını belirlemek için iki parametre kullanılır: her modelin "konumu" ve modelin boyutunun "yarıçapı". Bu iki parametrenin doğru olup olmadığını belirlemek için aşağıdaki şekle bakarak anlamak kolaydır.

• P: Modelin konumu L: İki nokta arasındaki mesafe (P2-P1) R: Kürenin yarıçapı

"İki model arasındaki mesafe" "L" ve "iki modelin yarıçaplarının toplamı" "R" ise, "L < R" çarpıştıkları anlamına gelir. Öte yandan, "L > R" ise, çarpışma olmadığı anlamına gelir. "L = R" çarpışma tespiti her ikisi için de önemli değildir.

alan

/// <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;

İsabet algılama işlemi için kendi programınızı yazabilirsiniz, ancak XNA Framework'ün küre ve isabet algılama parametrelerini işlemeyi kolaylaştıran "BoundingSphere" adlı bir yapısı var, bu yüzden onu kullanmak istiyorum.

Yüklenen Model sınıfının her ModelMesh'i, modeli kapsayan "BoundingSphere" küre bilgilerini zaten içerir, bu nedenle onu almak için bir "baseBoundingSphere" alanı hazırladık.

Diğer özellikler arasında her kürenin konumu, iki kürenin etkisini belirlemek için kullanılan bir BoundingSphere ve bir çarpışma bayrağı bulunur.

Yük

// 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;

Modeldeki her ModelMesh, ModelMesh'teki modeli kapsayan küre hakkında bilgi almanızı sağlayan bir BoundingSphere özelliğine sahiptir. Kullandığımız model tek bir ModelMesh'e sahip olduğu için kapsayıcı küreyi ilk dizinden baseBoundingSphere'e kopyaladık.

Kürenin yarıçapı sabit olduğundan, yarıçap iki BoundingSpheres'in Radius özelliğinde önceden ayarlanmıştır.

Hit Judgment

// 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);

Küreden küreye çakışmaları belirlemek için BoundingSphere.Intersects yöntemini kullanın. İki BoundingSphere için zaten ayarlanmış bir yarıçapımız olduğundan, BoundingSphere.Center özelliğini kürenin konumuna ve özgün şemsiye kürenin merkez koordinatlarına ayarladık. Orijinal kürenin merkez koordinatları eklenir çünkü kapsayıcı kürenin merkezi mutlaka başlangıç noktası değildir.

Diğer BoundingSphere'i BoundingSphere.Intersects'e argüman olarak belirtirseniz, çarpışıp çakışmadığını görmek için bir bool döndürür, bu yüzden onu alırız. Bu bayrak, doğru olup olmadıklarını görmek için karakterleri çizmek için kullanılır.

İsabet kararı nasıl hesaplanır

XNA Framework, yalnızca küreler için değil, aynı zamanda ışınlar (çizgiler) ve kutular gibi farklı şekillere sahip çarpışmalar için de kullanılabilen BoundingSphere adlı kullanışlı bir çarpışma algılama yapısı sağlar.

Ancak, küreler arasında bir çarpışma ise, BoundingSphere.Intersects kullanılmadan basit bir hesaplama ile belirlenebilir.

• Sonuç (vurulup vurulmadığı) = Küre 2'nin konumu ile Küre 1'in konumu arasındaki mesafe < Küre 1'in Yarıçapı + Küre 2'nin Yarıçapı

Programlı olarak yazarsanız

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

Geliyor. (Yukarıdaki çarpışma algılama işlemi, kapsayıcı kürenin merkezinin mükemmel bir küre gibi orijin olduğunu varsayar, bu nedenle modelin kapsayıcı küresinin merkezini hesaba katmaz.) Düşünürseniz, aşağıdaki gibi görünecektir)

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

Tüm Kodlar

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);
        }
    }
}