AABB разрешение столкновения скользящие стороны

Итак, в настоящее время я изобретаю колесо (и многому учусь), пытаясь сделать простой физический движок для моего игрового движка. Я искал в интернете, пытаясь (и терпя неудачу) исправить мою текущую проблему. Есть много ресурсов по этому вопросу, но ни один из тех, которые я нашел, не применим к моему делу.

проблема вкратце: разрешение столкновения не работает как предполагалось на некоторых углах, когда два прямоугольника сталкивающийся. Как это происходит, зависит от размеров прямоугольников. То, что я ищу, - это "кратчайшее перекрытие" для разрешения столкновения или другое довольно простое решение (я открыт для предложений!). (прокрутите вниз для лучшего объяснения и иллюстрации).

предупреждение: следующий код, вероятно, не очень эффективен...

прежде всего, вот мой цикл физики. Он просто проходит через все игровые объекты и проверки если они столкнутся с другими игровыми объектами. Это не эффективно (n^2 и все такое), но пока это работает.

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 для 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 начинают появляться проблемы. Я хочу, чтобы объект просто "выталкивался" из целевого объекта и имел скорость, равную 0. Это прекрасно работает до тех пор, пока объект и цель являются идеальными квадратами. Если скажем лицо (фигура игрока в gif) представляет собой прямоугольник, тогда столкновение будет "скользить" при столкновении самых длинных сторон (ось X) с целью (квадрат). Если я поменяю размеры плеера так, чтобы он был коротким и широким, то вместо этого появится та же проблема для оси Y.

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 фигурами GIF

столкновение на оси X скользит с этими фигуры GIF

что я могу сделать, чтобы исправить эту проблему пробуксовки? Я бьюсь головой об это в течение последних 5 дней, поэтому я был бы очень благодарен, если бы кто-то мог помочь подтолкнуть меня в правильном направлении!

спасибо :)

-- EDIT:--

скольжения также произойдет, если двигаться только в одном направлении вдоль левой или правой сторона.

GIF

-- EDIT 2 РАБОЧИЙ КОД:-- См. мой ответ ниже для примера рабочего кода!

3 ответов


важная логическая ошибка, которую вы сделали, это строка:

if (absoluteNormalizedX > absoluteNormalizedY) {

это работает только если оба существа площади.

рассмотрим почти экстремальный случай для вашего примера X-скольжения: если они почти касаются угла:

enter image description here

хотя диаграмма немного преувеличена, вы можете видеть, что absoluteNormalizedX < absoluteNormalizedY в этом случае-ваша реализация будет двигаться дальше, чтобы решить вертикальную столкновение вместо ожидаемого горизонтального.


другая ошибка заключается в том, что вы всегда устанавливаете соответствующую составляющую скорости на ноль независимо от того, с какой стороны происходит столкновение: вы должны только обнулить компонент, если он находится в противоположном направлении от нормального столкновения, или вы не сможете отойти от поверхности.


хороший способ преодолеть это - также записать столкнувшуюся грань(Ы), когда вы делаете столкновение обнаружение:

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 resolver можно переписать как:

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 исходного кода, выше также позволяет углы сталкиваться-т. е. для скоростей и положений, которые должны быть разрешены вдоль обеих осей.


проблема может быть в том, что вы исправляете и X и Y столкновение на основе той же позиции:

  1. игрок находится в определенном положении. Давайте проверим столкновение.
  2. нижний правый угол игрока перекрывает верхний левый угол объекта.
  3. X положение исправлено: игрок перемещается влево.
  4. нижний правый угол игрока перекрывает верхний левый угол объекта.
  5. Y позиция исправлено: игрок перемещается вверх.
  6. конечный результат: игрок перемещается вверх и влево.

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


МОЙ РАБОЧИЙ КОД

Итак, с некоторой помощью и руководством от удивительного @meowgoesthedog я, наконец, попал на правильный путь и нашел то, что искал. Проблема (как отметил @meowgoesthedog) заключалась в том, что мой код действительно работал только с квадратами. Решение состояло в том, чтобы проверить пересечение сталкивающихся тел и решить на основе кратчайшего пересечения. Примечание: это, вероятно, не будет оптимальным решением, если вам нужна точная физика с малым и быстро движущиеся объекты. код для нахождения 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:

мой цикл физики не был сильно изменен, 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 также остается прежним.

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 принципе решает проблему. Комментарии в коде должны объяснить, что это очень 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 функция разрешения. Теперь он принимает глубину пересечения для учета при определении оси столкновения, а затем использует знак глубины пересечения для сталкивающейся оси при определении направления на разрешить.

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 помощь!