1.三维拾取技术

在3D游戏中通常会有这样的需求,用户可以选取3D世界中的某些物体进行如拖拽等操作,这时便需要程序通过将二维屏幕上的点坐标转换为三维世界中的坐标,并进行比对,这个过程就需要用到三维拾取。

三维拾取的基本原理并不复杂,我们仍然以Cocos2d-x 3.3beta0版本来分析。拾取思想可以简单的理解为:首先得到在屏幕上的触摸点的坐标,然后根据摄像机投影矩阵与屏幕上的触摸点计算出一条射线ray,注意,正常情况下之后应该去找与射线相交并且交点距离射线起点最近的点所在的包围盒,这个包围盒才是应该被触摸到的包围盒,但是实际上Cocos2d-x 3.3beta0中并没有做此操作,这个问题在后文讨论。

2.原理图

三维拾取原理图如图1-1所示:

图1-1

如上图的这种情况,射线实际上会与物体A和物体B都相交,但是实际上物体A才应该是被触摸到的物体。但是Cocos2d-x 3.3beta0中目前还没有做此处理,仅判断出了射线是否与某一当前存在的包围盒存在交点。下面看一下Cocos2d-x 3.3beta0中OBB包围盒Demo中的一段的码:

  1. void Sprite3DWithOBBPerfromanceTest::onTouchesBegan(const std::vector<Touch*>& touches, Event* event)
  2. {
  3. for (auto touch: touches)
  4. {
  5. auto location = touch->getLocationInView(); //获取在屏幕坐标系中触摸点的坐标
  6. if(_obb.size() > 0) //判断屏幕上是否存在OBB包围盒
  7. {
  8. _intersetList.clear();
  9. Ray ray;  //射线
  10. //根据屏幕坐标系触摸点坐标计算射线在世界坐标系中的起始点和方向矢量
  11. calculateRayByLocationInView(&ray,location);
  12. for(int i = 0; i < _obb.size(); i++)
  13. {
  14. if(ray.intersects(_obb[i])) //判断射线与包围盒是否相交
  15. {
  16. _intersetList.insert(i);
  17. return;
  18. }
  19. }
  20. }
  21. }
  22. }

这个算法在对包围盒进行遍历时,一旦得出的射线和某一个包围盒碰撞了,循环便终止了,然后取到了这个物体的包围盒。但是如果两个包围盒重叠在一起的时候,应该判断是哪个包围盒距离射线起点的距离更近,更近的才是应该被摸到的盒子。而此种做法相当于,两个重叠的盒子哪个排在容器前面先被遍历到了就相当于摸到了哪个。

下面抛开上述问题,回到图1-1。按照图1-1所示,最终需要做的就是,根据屏幕上的触摸点求出射线与近平面和远平面的交点,这样便能得到我们所需要的射线了。在Cocos2d-x 3.3beta0中,Ray表示的便是射线类,里面包含了射线的起点以及方向矢量,同时提供了与AABB包围盒、OBB包围盒碰撞检测的算法。同时在上述代码中,调用了一个方法:calculateRayByLocationInView(Ray* ray, const Vec2& location)。这个方法便是根据屏幕坐标系上一点坐标求射线的方法,下面来看一下实现:

  1. //将屏幕上一点坐标转化为世界坐标系中的坐标
  2. void Sprite3DWithOBBPerfromanceTest::unproject(const Mat4& viewProjection, const Size* viewport, Vec3* src, Vec3* dst)
  3. {
  4. assert(dst);
  5. assert(viewport->width != 0.0f && viewport->height != 0.0f);
  6. //计算点在摄像机坐标系中的坐标,利用触摸点的坐标与摄像机近平面坐标的线性相关性
  7. Vec4 screen(src->x / viewport->width, ((viewport->height - src->y)) / viewport->height, src->z, 1.0f);
  8. screen.x = screen.x * 2.0f - 1.0f;
  9. screen.y = screen.y * 2.0f - 1.0f;
  10. screen.z = screen.z * 2.0f - 1.0f;
  11. //将得到的摄像机坐标系中的坐标经摄像机矩阵的逆矩阵变换得到其世界坐标
  12. viewProjection.getInversed().transformVector(screen, &screen);
  13. //齐次坐标规范化
  14. if (screen.w != 0.0f)
  15. {
  16. screen.x /= screen.w;
  17. screen.y /= screen.w;
  18. screen.z /= screen.w;
  19. }
  20. //保存该点的世界坐标
  21. dst->set(screen.x, screen.y, screen.z);
  22. }
  23. //计算射线
  24. void Sprite3DWithOBBPerfromanceTest::calculateRayByLocationInView(Ray* ray, const Vec2& location)
  25. {
  26. auto dir = Director::getInstance();
  27. auto view = dir->getWinSize(); //获取窗口大小 用于计算触摸点在摄像机坐标系中位置
  28. Mat4 mat = dir->getMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_MODELVIEW);
  29. //获取投影矩阵栈栈顶元素(即原栈顶元素的拷贝,携带父节点的变换信息)
  30. mat = dir->getMatrix(MATRIX_STACK_TYPE::MATRIX_STACK_PROJECTION);
  31. Vec3 src = Vec3(location.x, location.y, -1);
  32. Vec3 nearPoint; //近平面点
  33. unproject(mat, &view, &src, &nearPoint);//计算近平面点在世界坐标系中的坐标
  34. src = Vec3(location.x, location.y, 1);
  35. Vec3 farPoint; //远平面点
  36. unproject(mat, &view, &src, &farPoint);//计算远平面点在世界坐标系中的坐标
  37. Vec3 direction; //方向矢量
  38. Vec3::subtract(farPoint, nearPoint, &direction); //远平面点减去近平面点求方向矢量
  39. direction.normalize(); //归一化
  40. ray->_origin = nearPoint;  //射线起点位置
  41. ray->_direction = direction; //射线方向矢量
  42. }

3.Ray-AABB碰撞检测

       进行求出射线后,需要做的便是与包围盒的碰撞检测了,如之前的代码所示,在做碰撞检测时,Cocos2d-x 3.3beta0中的Ray类里面为我们提供了intersects()方法,该方法的参数有OBB对象和AABB对象两种,实际上最终都是转换成了对AABB的检测,最后来看一下碰撞检测相关代码:
    1. bool Ray::intersects(const AABB& aabb) const
    2. {
    3. Vec3 ptOnPlane; //射线与包围盒某面的交点
    4. Vec3 min = aabb._min; //aabb包围盒最小点坐标
    5. Vec3 max = aabb._max; //aabb包围盒最大点坐标
    6. const Vec3& origin = _origin; //射线起始点
    7. const Vec3& dir = _direction; //方向矢量
    8. float t;
    9. //分别判断射线与各面的相交情况
    10. //判断射线与包围盒x轴方向的面是否有交点
    11. if (dir.x != 0.f) //射线x轴方向分量不为0 若射线方向矢量的x轴分量为0,射线不可能经过包围盒朝x轴方向的两个面
    12. {
    13. /*
    14. 使用射线与平面相交的公式求交点
    15. */
    16. if (dir.x > 0)//若射线沿x轴正方向偏移
    17. t = (min.x - origin.x) / dir.x;
    18. else  //射线沿x轴负方向偏移
    19. t = (max.x - origin.x) / dir.x;
    20. if (t > 0.f) //t>0时则射线与平面相交
    21. {
    22. ptOnPlane = origin + t * dir; //计算交点坐标
    23. //判断交点是否在当前面内
    24. if (min.y < ptOnPlane.y && ptOnPlane.y < max.y && min.z < ptOnPlane.z && ptOnPlane.z < max.z)
    25. {
    26. return true; //射线与包围盒有交点
    27. }
    28. }
    29. }
    30. //若射线沿y轴方向有分量 判断是否与包围盒y轴方向有交点
    31. if (dir.y != 0.f)
    32. {
    33. if (dir.y > 0)
    34. t = (min.y - origin.y) / dir.y;
    35. else
    36. t = (max.y - origin.y) / dir.y;
    37. if (t > 0.f)
    38. {
    39. ptOnPlane = origin + t * dir;
    40. if (min.z < ptOnPlane.z && ptOnPlane.z < max.z && min.x < ptOnPlane.x && ptOnPlane.x < max.x)
    41. {
    42. return true;
    43. }
    44. }
    45. }
    46. //若射线沿z轴方向有分量 判断是否与包围盒y轴方向有交点
    47. if (dir.z != 0.f)
    48. {
    49. if (dir.z > 0)
    50. t = (min.z - origin.z) / dir.z;
    51. else
    52. t = (max.z - origin.z) / dir.z;
    53. if (t > 0.f)
    54. {
    55. ptOnPlane = origin + t * dir;
    56. if (min.x < ptOnPlane.x && ptOnPlane.x < max.x && min.y < ptOnPlane.y && ptOnPlane.y < max.y)
    57. {
    58. return true;
    59. }
    60. }
    61. }
    62. return false;
    63. }

原文:http://blog.csdn.net/u012945598/article/details/39927911

Cocos2d-三维拾取Ray-AABB碰撞检测算法【转】的更多相关文章

  1. JAVA智能设备基于OpenGL的3D开发技术 之AABB碰撞检测算法论述

    摘要:无论是PC机的3D还是智能设备应用上,碰撞检测始终是程序开发的难点,甚至可以用碰撞检测作为衡量3D引擎是否完善的标准.现有许多3D碰撞检测算法,其中AABB碰撞检测是一种卓有成效而又经典的检测算 ...

  2. Cocos2d-x教程(35)-三维拾取Ray-AABB碰撞检測算法

    欢迎增加Cocos2d-x 交流群:193411763 转载时请注明原文出处 :http://blog.csdn.net/u012945598/article/details/39927911 --- ...

  3. 如何在Cocos2D游戏中实现A*寻路算法(一)

    大熊猫猪·侯佩原创或翻译作品.欢迎转载,转载请注明出处. 如果觉得写的不好请告诉我,如果觉得不错请多多支持点赞.谢谢! hopy ;) 免责申明:本博客提供的所有翻译文章原稿均来自互联网,仅供学习交流 ...

  4. js随手笔记-------理解JavaScript碰撞检测算法核心简单实现原理

    碰撞检测在前端游戏,设计拖拽的实用业务等领域的应用场景非常广泛,今天我们就在这里对于前端JavaScript如何实现碰撞检测算法进行一个原理上的探讨,让大家能够明白如何实现碰撞以及碰撞的理念是什么:1 ...

  5. cocos2d中两种移动的算法

    在对cocos2d的sprite处理移动的过程中,通常用到的两种移动的算法: 假设这个CCNode是直接放在CCLayer上的 距离差法: CGPoint curTouchPosUI = [touch ...

  6. 如何在Cocos2D游戏中实现A*寻路算法(六)

    大熊猫猪·侯佩原创或翻译作品.欢迎转载,转载请注明出处. 如果觉得写的不好请告诉我,如果觉得不错请多多支持点赞.谢谢! hopy ;) 免责申明:本博客提供的所有翻译文章原稿均来自互联网,仅供学习交流 ...

  7. cocos2d 消除类游戏简单的算法 (一)

    1. 游戏视频演示 2.三消游戏我的理解 上面视频中的游戏.我做了2个星期时间,仅仅能算个简单Demo,还有bug.特效也差点儿没有.感觉三消游戏主要靠磨.越磨越精品. 市场上三消游戏已经超级多了.主 ...

  8. 如何在Cocos2D游戏中实现A*寻路算法(八)

    大熊猫猪·侯佩原创或翻译作品.欢迎转载,转载请注明出处. 如果觉得写的不好请告诉我,如果觉得不错请多多支持点赞.谢谢! hopy ;) 免责申明:本博客提供的所有翻译文章原稿均来自互联网,仅供学习交流 ...

  9. 如何在Cocos2D游戏中实现A*寻路算法(七)

    大熊猫猪·侯佩原创或翻译作品.欢迎转载,转载请注明出处. 如果觉得写的不好请告诉我,如果觉得不错请多多支持点赞.谢谢! hopy ;) 免责申明:本博客提供的所有翻译文章原稿均来自互联网,仅供学习交流 ...

随机推荐

  1. [WinApi] C#获取其他窗口文本框内容(转)

    声明部分: const int WM_GETTEXT = 0x000D; const int WM_GETTEXTLENGTH = 0x000E; [DllImport("user32.dl ...

  2. python Basic usage

    __author__ = 'student' l=[] l=list('yaoxiaohua') print l print l[0:2] l=list('abc') print l*3 l.appe ...

  3. 【转】YUV420P的格式以及转换为RGB565的代码(Android摄像头的输出一般为YUV420P)

    http://blog.csdn.net/daisyhd/article/details/38866809 static void cvt_420p_to_rgb565(int width, int  ...

  4. delphi 截取指定符号之间的字符串-随机读取

    unit Unit1; interface uses  Winapi.Windows, Winapi.Messages, System.SysUtils, System.Variants, Syste ...

  5. YYHS-怎样更有力气

    题目描述 OI大师抖儿在夺得银牌之后,顺利保送pku.这一天,抖儿问长者:"我虽然已经保送了,但我的志向是为国家健康工作五十年.请问我应该怎样变得更有力气?"  长者回答:&quo ...

  6. 【THUWC 2017】在美妙的数学王国中畅游

    数学王国里有n座城市,每座城市有三个参数\(f\),\(a\),\(b\),一个智商为\(x\)的人经过一座城市的获益\(f(x)\)是 若\(f=1\),则\(f(x)=\sin(ax+b)\): ...

  7. [原][杂谈]如果人类的末日:&quot;天网&quot;出现

    本文由南水之源在2019年3月21日发布,转载需声明原作者 本文仅为一次基于科技发展与科幻小说的幻想,如果天网真的出现,请不要参考这篇逻辑破败的推论. 参考: 天网(Skynet),是电影<终结 ...

  8. django添加控件

    function bindRemoveCls() { $('#removeCls').click(function () { var options = $('#sel')[0].selectedOp ...

  9. 一个java版本的简单邮箱小爬虫

    //趁着有空回头复习了一把正则表达式/* 以下代码以百度某个贴吧的 URL 作为源,实现了读取 EmailAddress 并写入文件保存起来的两个功能,如果要爬取其它信息,可以改写正则实现相应功能 要 ...

  10. 【centOS】【xshell】xshell连接虚拟机上的centOS,操作途中突然断开连接,报错:connect closed by foreign host

    如题  xshell连接虚拟机上的centOS,操作途中突然断开连接,报错:connect closed by foreign host 快捷解决方法: 在虚拟机上centOS重新启动网络,即可解决问 ...