گیند سے گیند کے تصادم کا فیصلہ

خلاصہ

ایک دائرہ جو ہر ماڈل کا احاطہ کرتا ہے اسے ہٹ فیصلہ کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس نمونے میں ، تصادم کا پتہ لگانے کے لئے دو دائرے کے ماڈل ز کا مظاہرہ کیا جاتا ہے۔

آپریٹنگ ماحول

ضروری شرائط

آپریٹنگ ماحول

نمونے کے ساتھ کیسے کام کریں

مادہ

ہٹ فیصلے کے بارے میں

شوٹنگ گیمز اور ایکشن گیمز میں مختلف ٹکراؤ ہوتے ہیں، جیسے کرداروں اور گولیوں کے درمیان ٹکراؤ، اور کرداروں کے درمیان ٹکراؤ، لہذا ان کا فیصلہ کرنے کے لئے ایک پروگرام لکھنا ضروری ہے. پروگرام میں ، اسے عام طور پر تصادم کا پتہ لگانے کے طور پر جانا جاتا ہے۔ سادہ سے لے کر پیچیدہ ریاضیاتی اور جسمانی طور پر ہٹ فیصلے کے مختلف نمونے موجود ہیں۔ عام طور پر ، گیمز اکثر درستگی کے بجائے پروسیسنگ لوڈ کو کم کرنے کے لئے بنائے جاتے ہیں ، اور اگر علاقے میں کوئی انتہائی انحراف نہیں ہے تو ، اگر یہ درست نہیں ہے تو اس سے زیادہ فرق نہیں پڑتا ہے۔

یہ ٹوٹکا سب سے عام اور کم سے کم بوجھ والے "گیند سے گیند" ہٹ کا پتہ لگانے کی وضاحت کرتا ہے۔ چونکہ یہ ایک دائرہ اور ایک دائرہ ہے ، لہذا ہم تین جہتی خلا میں ٹکراؤ کے فیصلے کے بارے میں بات کر رہے ہیں ، لیکن دو جہتی خلا میں دائروں کے مابین ٹکراؤ کے لئے تقریبا اسی عمل کو تبدیل کرنا ممکن ہے۔

گیند اور گیند کے ٹکرانے کا فیصلہ کیسے کام کرتا ہے

گولوں اور گولوں کے ٹکراؤ کا تعین کرنے کے لئے دو پیرامیٹرز استعمال کیے جاتے ہیں: ہر ماڈل کی "پوزیشن" اور ماڈل کے سائز کا "دائرہ"۔ اس بات کا تعین کرنے کے لئے کہ آیا یہ دونوں پیرامیٹرز درست ہیں ، نیچے دیئے گئے اعداد و شمار کو دیکھ کر سمجھنا آسان ہے۔

• پی: ماڈل ایل کی پوزیشن: دو پوائنٹس کے درمیان فاصلہ (پی 2-پی 1) آر: دائرے کا دائرہ

اگر "دو ماڈلز کے درمیان فاصلہ" "ایل" ہے اور "دونوں ماڈلز کی ریڈی کا مجموعہ" "آر" ہے، تو "ایل < آر" کا مطلب ہے کہ وہ آپس میں ٹکرا رہے ہیں۔ دوسری طرف ، اگر یہ "ایل > آر" ہے تو ، اس کا مطلب ہے کہ کوئی ٹکراؤ نہیں ہے۔ "ایل = آر" کے ٹکراؤ کا پتہ لگانے سے بھی کوئی فرق نہیں پڑتا ہے۔

کھیت

/// <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;

آپ ہٹ ڈیٹیکشن کے عمل کے لئے اپنا پروگرام لکھ سکتے ہیں ، لیکن ایکس این اے فریم ورک میں "باونڈنگ اسفیئر" نامی ایک ڈھانچہ ہے جو گولے کے پیرامیٹرز اور ہٹ ڈیٹیکشن کو سنبھالنا آسان بناتا ہے ، لہذا میں اسے استعمال کرنا چاہتا ہوں۔

لوڈ شدہ ماڈل کلاس کے ہر ماڈل میش میں پہلے سے ہی دائرے کی معلومات "باونڈنگ اسفیئر" موجود ہے جو ماڈل کا احاطہ کرتی ہے ، لہذا ہم نے اسے بازیافت کرنے کے لئے ایک فیلڈ "بیس باونڈنگ اسفیئر" تیار کیا ہے۔

دیگر خصوصیات میں ہر گولے کی پوزیشن ، دو گولوں کے اثرات کا تعین کرنے کے لئے استعمال ہونے والا ایک باونڈنگ اسفیئر ، اور ٹکراؤ کا جھنڈا شامل ہیں۔

لادنا

// 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;

ایک ماڈل میں ہر ماڈل میش میں ایک باونڈنگ اسفیئر پراپرٹی ہوتی ہے جو آپ کو اس دائرے کے بارے میں معلومات حاصل کرنے کی اجازت دیتی ہے جو ماڈل میش میں ماڈل کا احاطہ کرتی ہے۔ چونکہ ہم جس ماڈل کا استعمال کر رہے ہیں اس میں ایک ہی ماڈل میش ہے ، لہذا ہم نے پہلے انڈیکس سے بیس باؤنڈنگ اسفیئر تک جامع دائرے کی نقل کی ہے۔

چونکہ دائرے کا دائرہ متعین ہے ، لہذا دائرہ دو باونڈنگ دائروں کی ریڈیس پراپرٹی میں پہلے سے طے شدہ ہے۔

ہٹ فیصلہ

// 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);

دائرے سے دائرے کے ٹکراؤ کا تعین کرنے کے لئے باونڈنگ اسفیئر.انٹرسیکشن طریقہ استعمال کریں۔ چونکہ ہمارے پاس پہلے سے ہی دو باونڈنگ دائروں کے لئے ایک دائرہ مقرر ہے ، لہذا ہم نے باونڈنگ اسفیئر کی ملکیت کو دائرے کی پوزیشن کے ساتھ ساتھ اصل چھتری دائرے کے مرکز کوآرڈینیٹس کے لئے مقرر کیا ہے۔ اصل دائرے کے مرکزی کوآرڈینیٹس کو شامل کیا گیا ہے کیونکہ جامع دائرے کا مرکز لازمی طور پر اصل نہیں ہے۔

اگر آپ دوسرے باونڈنگ اسفیئر کو ایک دلیل کے طور پر بیان کرتے ہیں تو ، یہ دیکھنے کے لئے ایک باؤل واپس کرے گا کہ آیا یہ ٹکرا رہا ہے یا نہیں ، لہذا ہم اسے حاصل کرتے ہیں۔ اس جھنڈے کا استعمال حروف کو کھینچنے کے لئے کیا جاتا ہے تاکہ یہ دیکھا جاسکے کہ آیا وہ صحیح ہیں یا نہیں۔

ہٹ فیصلے کا حساب کیسے لگایا جائے

ایکس این اے فریم ورک ایک مفید ٹکراؤ کا پتہ لگانے کا ڈھانچہ فراہم کرتا ہے جسے باونڈنگ اسفیئر کہا جاتا ہے ، جو نہ صرف گولوں کے لئے بلکہ مختلف شکلوں جیسے شعاعوں (لائنوں) اور بکسوں کے ساتھ تصادم کے لئے بھی استعمال کیا جاسکتا ہے۔

تاہم ، اگر یہ گولوں کے مابین ٹکراؤ ہے تو ، اس کا تعین باونڈنگ اسفیئر کا استعمال کیے بغیر ایک سادہ حساب سے کیا جاسکتا ہے۔

• نتیجہ (چاہے وہ ٹکرایا گیا ہو) = دائرے 2 کی پوزیشن اور دائرے 1 کی پوزیشن کے درمیان فاصلہ < دائرے 1 + دائرے 2 کا دائرہ

اگر آپ اسے پروگرامی طور پر لکھتے ہیں

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

یہ آتا ہے. (مندرجہ بالا تصادم کا پتہ لگانے کا عمل یہ فرض کرتا ہے کہ جامع دائرے کا مرکز ایک کامل دائرے کی طرح اصل ہے ، لہذا یہ ماڈل کے جامع دائرے کے مرکز کو مدنظر نہیں رکھتا ہے۔ اگر آپ اس پر غور کرتے ہیں تو، یہ مندرجہ ذیل کی طرح نظر آئے گا)

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

تمام کوڈز

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);
        }
    }
}