AABB разрешение столкновения скольжения

Итак, я в настоящее время изобретаю колесо (и многому участвую), пытаясь изо всех сил сделать простой физический движок для моего игрового движка. Я искал интернет, пытаясь (и не смог) исправить мою текущую проблему. Есть много ресурсов на эту тему, но ни один из тех, что я нашел, похоже, относится к моему делу.

ПРОБЛЕМА В КОРОТКЕ: разрешение столкновения не работает, как предполагалось, на некоторых углах, когда сталкиваются два прямоугольника. Как это не удается, зависит от размеров прямоугольников. (прокрутите вниз для лучшего объяснения и иллюстраций).

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Следующий код, вероятно, не очень эффективен...

Прежде всего, вот моя физическая петля. Он просто перебирает все игровые объекты и проверяет, сталкиваются ли они с другими игровыми объектами. Он не эффективен (n ^ 2 и все это), но он работает пока.

updatePhysics: function(step) {
  // Loop through entities and update positions based on velocities
  for (var entityID in Vroom.entityList) {
    var entity = Vroom.entityList[entityID];
    if (entity.physicsEnabled) {
      switch (entity.entityType) {
        case VroomEntity.KINEMATIC:
          entity.pos.x += entity.vel.x * step;
          entity.pos.y += entity.vel.y * step;
          break;

        case VroomEntity.DYNAMIC:
          // Dynamic stuff
          break;
      }
    }
  }
  // Loop through entities and detect collisions. Resolve collisions as they are detected.
  for (var entityID in Vroom.entityList) {
    var entity = Vroom.entityList[entityID];
    if (entity.physicsEnabled && entity.entityType !== VroomEntity.STATIC) {
      for (var targetID in Vroom.entityList) {
        if (targetID !== entityID) {
          var target = Vroom.entityList[targetID];
          if (target.physicsEnabled) {
            // Check if current entity and target is colliding
            if (Vroom.collideEntity(entity, target)) {
              switch (entity.collisionType) {
                case VroomEntity.DISPLACE:
                  Vroom.resolveTestTest(entity, target);
                  break;
              }
            }
          }
        }
      }
    }
  }
},

Вот код фактического обнаружения столкновений. Это также работает нормально.

collideEntity: function(entity, target) {
  if (entity.getBottom() < target.getTop() || entity.getTop() > target.getBottom() ||  entity.getRight() < target.getLeft() ||  entity.getLeft() > target.getRight()) {
    return false;
  }

  return true;
},

Вот где проблемы начинают всплывать. Я хочу, чтобы сущность просто "выталкивалась" из целевой сущности и имела скорость, равную 0. Это работает отлично, пока оба объекта и цель являются идеальными квадратами. Если предположим, что сущность (фигура игрока в gif) является прямоугольником, тогда столкновение будет "скользить" при столкновении с самыми длинными сторонами (ось X) с целью (квадрат). Если я поменяю размеры плеера так, чтобы он был коротким и широким, тогда вместо этой оси появляется одна и та же проблема.

resolveTestTest: function(entity, target) {
  var normalizedX = (target.getMidX() - entity.getMidX());
  var normalizedY = (target.getMidY() - entity.getMidY());
  var absoluteNormalizedX = Math.abs(normalizedX);
  var absoluteNormalizedY = Math.abs(normalizedY);

  console.log(absoluteNormalizedX, absoluteNormalizedY);

  // The collision is comming from the left or right
  if (absoluteNormalizedX > absoluteNormalizedY) {
    if (normalizedX < 0) {
      entity.pos.x = target.getRight();
    } else {
      entity.pos.x = target.getLeft() - entity.dim.width;
    }

    // Set velocity to 0
    entity.vel.x = 0;

    // The collision is comming from the top or bottom
  } else {
    if (normalizedY < 0) {
      entity.pos.y = target.getBottom();
    } else {
      entity.pos.y = target.getTop() - entity.dim.height;
    }

    // Set velocity to 0
    entity.vel.y = 0;
  }

},

Столкновение по оси Y работает с этими формами GIF

Столкновение по оси X скользит с этими формами GIF

Что я могу сделать, чтобы исправить эту проблему скольжения? Я пробивал себе голову против этого в течение последних 5 дней, поэтому я был бы очень благодарен, если бы кто-то помог мне подтолкнуть меня в правильном направлении!

Спасибо:)

- EDIT: -

Проскальзывание также происходит, если только движение в одном направлении вдоль левой или правой стороны.

GIF

- ИЗМЕНИТЬ 2 РАБОЧИЙ КОД: - См. Мой ответ ниже для примера рабочего кода!

7
задан Tim Eriksen 12 сент. '17 в 12:37
источник поделиться

3 ответов

Важная логическая ошибка, которую вы сделали, - это строка:

if (absoluteNormalizedX > absoluteNormalizedY) {

Это работает только в том случае, если оба объекта являются квадратными.

Рассмотрим пример экстремального случая для примера X-скольжения: если они почти касаются угла:

введите описание изображения здесь

Хотя диаграмма немного преувеличена, вы можете увидеть, что absoluteNormalizedX < absoluteNormalizedY в этом случае - ваша реализация будет двигаться, чтобы разрешить вертикальное столкновение вместо ожидаемого горизонтального.


Другая ошибка заключается в том, что вы всегда устанавливаете соответствующий компонент скорости на ноль, независимо от того, на какой стороне находится столкновение: вы должны только нулевать компонент, если он находится в обратном направлении к нормали коллизии, или вы не сможете чтобы отойти от поверхности.


Хорошим способом преодоления этого является также запись сталкивающегося лица (лиц) при обнаружении столкновения:

collideEntity: function(entity, target) {
   // adjust this parameter to your liking
   var eps = 1e-3;

   // no collision
   var coll_X = entity.getRight() > target.getLeft() && entity.getLeft() < target.getRight();
   var coll_Y = entity.getBottom() > target.getTop() && entity.getTop() < target.getBottom();
   if (!(coll_X && coll_Y)) return 0;

   // calculate bias flag in each direction
   var bias_X = entity.targetX() < target.getMidX();
   var bias_Y = entity.targetY() < target.getMidY();

   // calculate penetration depths in each direction
   var pen_X = bias_X ? (entity.getRight() - target.getLeft())
                      : (target.getRight() - entity.getLeft());
   var pen_Y = bias_Y ? (entity.getBottom() - target.getUp())
                      : (target.getBottom() - entity.getUp());
   var diff = pen_X - pen_Y;

   // X penetration greater
   if (diff > eps)
      return (1 << (bias_Y ? 0 : 1));

   // Y pentration greater
   else if (diff < -eps) 
      return (1 << (bias_X ? 2 : 3));

   // both penetrations are approximately equal -> treat as corner collision
   else
      return (1 << (bias_Y ? 0 : 1)) | (1 << (bias_X ? 2 : 3));
},

updatePhysics: function(step) {
   // ...
            // pass collision flag to resolver function
            var result = Vroom.collideEntity(entity, target);
            if (result > 0) {
              switch (entity.collisionType) {
                case VroomEntity.DISPLACE:
                  Vroom.resolveTestTest(entity, target, result);
                  break;
              }
            }
   // ...
}

Использование битового флага вместо логического массива для эффективности. Затем функцию распознавателя можно переписать следующим образом:

resolveTestTest: function(entity, target, flags) {
  if (!!(flags & (1 << 0))) {  // collision with upper surface
      entity.pos.y = target.getTop() - entity.dim.height;
      if (entity.vel.y > 0)  // travelling downwards
         entity.vel.y = 0;
  } 
  else
  if (!!(flags & (1 << 1))) {  // collision with lower surface
      entity.pos.y = target.getBottom();
      if (entity.vel.y < 0)  // travelling upwards
         entity.vel.y = 0;
  }

  if (!!(flags & (1 << 2))) {  // collision with left surface
      entity.pos.x = target.getLeft() - entity.dim.width;
      if (entity.vel.x > 0)  // travelling rightwards
         entity.vel.x = 0;
  } 
  else
  if (!!(flags & (1 << 3))) {  // collision with right surface
      entity.pos.x = target.getRight();
      if (entity.vel.x < 0)  // travelling leftwards
         entity.vel.x = 0;
  }
},

Обратите внимание, что в отличие от вашего исходного кода вышеупомянутое также позволяет столкнуться с углами - то есть для скорости и положения, которые должны быть разрешены вдоль обеих осей.

1
ответ дан meowgoesthedog 13 сент. '17 в 14:31
источник поделиться

МОЙ КОД РАБОТЫ

Итак, с некоторой помощью и руководством от потрясающего @meowgoesthedog я наконец попал на правильный путь и нашел то, что искал. Проблема (как указывал @meowgoesthedog) заключалась в том, что мой код действительно собирался работать только с квадратами. Решением было проверить пересечение сталкивающихся тел и решить на основе кратчайшего пересечения. Примечание: это, вероятно, не будет подходящим решением, если вам нужна точная физика с маленькими и быстро движущимися объектами. Код для определения глубины пересечения основан на следующем: https://github.com/kg/PlatformerStarterKit/blob/0e2fafb8dbc845279fe4116c37b6f2cdd3e636d6/RectangleExtensions.cs, который связан с этим проектом: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd254916(v=xnagamestudio.31).aspx.

Вот мой рабочий код:

Моя физическая петля не сильно изменилась, за исключением некоторых лучших имен для некоторых функций.

updatePhysics: function(step) {
  // Loop through entities and update positions based on velocities
  for (var entityID in Vroom.entityList) {
    var entity = Vroom.entityList[entityID];
    if (entity.physicsEnabled) {
      switch (entity.entityType) {
        case VroomEntity.KINEMATIC:
          entity.pos.x += entity.vel.x * step;
          entity.pos.y += entity.vel.y * step;
          break;

        case VroomEntity.DYNAMIC:
          // Dynamic stuff
          break;
      }
    }
  }
  // Loop through entities and detect collisions. Resolve collisions as they are detected.
  for (var entityID in Vroom.entityList) {
    var entity = Vroom.entityList[entityID];
    if (entity.physicsEnabled && entity.entityType !== VroomEntity.STATIC) {
      for (var targetID in Vroom.entityList) {
        if (targetID !== entityID) {
          var target = Vroom.entityList[targetID];
          if (target.physicsEnabled) {
            // Check if current entity and target is colliding
            if (Vroom.collideEntity(entity, target)) {
              switch (entity.collisionType) {
                case VroomEntity.DISPLACE:
                  Vroom.resolveDisplace(entity, target);
                  break;
              }
            }
          }
        }
      }
    }
  }
},

Обнаружение столкновений остается таким же.

collideEntity: function(entity, target) {
  if (entity.getBottom() < target.getTop() || entity.getTop() > target.getBottom() ||  entity.getRight() < target.getLeft() ||  entity.getLeft() > target.getRight()) {
    return false;
  }

  return true;
},

Вот код, который в основном устраняет проблему. Комментарии в коде должны объяснить, что он делает довольно хорошо.

getIntersectionDepth: function(entity, target) {
  // Calculate current and minimum-non-intersecting distances between centers.
  var distanceX = entity.getMidX() - target.getMidX();
  var distanceY = entity.getMidY() - target.getMidY();
  var minDistanceX = entity.halfDim.width + target.halfDim.width;
  var minDistanceY = entity.halfDim.height + target.halfDim.height;

  // If we are not intersecting at all, return 0.
  if (Math.abs(distanceX) >= minDistanceX || Math.abs(distanceY) >= minDistanceY) {
    return {
      x: 0,
      y: 0,
    };
  }

  // Calculate and return intersection depths.
  var depthX = distanceX > 0 ? minDistanceX - distanceX : -minDistanceX - distanceX;
  var depthY = distanceY > 0 ? minDistanceY - distanceY : -minDistanceY - distanceY;

  return {
    x: depthX,
    y: depthY,
  };
},

Вот обновленная разрешающая функция. Теперь он принимает глубину пересечения для учета при определении оси столкновения, а затем использует знак глубины пересечения для сталкивающейся оси при определении направления для решения.

resolveDisplace: function(entity, target) {
  var intersection = Vroom.getIntersectionDepth(entity, target);
  if (intersection.x !== 0 && intersection.y !== 0) {
    if (Math.abs(intersection.x) < Math.abs(intersection.y)) {
      // Collision on the X axis
      if (Math.sign(intersection.x) < 0) {
        // Collision on entity right
        entity.pos.x = target.getLeft() - entity.dim.width;
      } else {
        // Collision on entity left
        entity.pos.x = target.getRight();
      }

      entity.vel.x = 0;
    } else if (Math.abs(intersection.x) > Math.abs(intersection.y)) {
      // Collision on the Y axis
      if (Math.sign(intersection.y) < 0) {
        // Collision on entity bottom
        entity.pos.y = target.getTop() - entity.dim.height;
      } else {
        // Collision on entity top
        entity.pos.y = target.getBottom();
      }

      entity.vel.y = 0;
    }
  }
},

Спасибо всем за вашу помощь!

0
ответ дан Tim Eriksen 19 сент. '17 в 21:29
источник поделиться

Проблема может заключаться в том, что вы исправляете столкновение X и Y, основанное на той же позиции:

  • Игрок находится в определенном положении. Пусть проверяется столкновение.
  • Нижний правый угол игрока перекрывает верхний левый угол объекта.
  • X исправлена ​​позиция: игрок перемещается влево.
  • Нижний правый угол игрока перекрывает верхний левый угол объекта.
  • Y исправлена ​​позиция: игрок перемещен вверх.
  • Конечный результат: игрок перемещается вверх и влево.

Вам, вероятно, нужно "получить" позицию игрока снова, между проверками.

0
ответ дан Cerbrus 12 сент. '17 в 12:51
источник поделиться

Другие вопросы по меткам