碰撞检测

在游戏中，你经常需要判断两个物体是否相互撞击。对于简单的游戏来说，通常用边界框碰撞检测来完成。

碰撞框是检查两个对象之间碰撞的标准方法。当两个多边形没有分开时，它们就会发生碰撞。

这里我们有两个没有碰撞的盒子。如你所见，它们的x投影在底部，y投影在左边：

在这里，你可以看到这些盒子沿着y轴相撞，但它们在x轴上是分开的:

这里的盒子在X轴上是相撞的，但在Y轴上是分开的:

当任何一个轴上没有分离时，就会发生碰撞:

这种形式的碰撞检测，我们试图找到一个物体分离的轴，称为分离轴测试。如果没有分离轴，那么物体就会发生碰撞。

//在屏幕上移动的点
class Dot
{public://点的尺寸static const int DOT_WIDTH = 20;static const int DOT_HEIGHT = 20;//点的最大轴速static const int DOT_VEL = 10;//Initializes the variablesDot();//Takes key presses and adjusts the dot's velocityvoid handleEvent( SDL_Event& e );//Moves the dot and checks collisionvoid move( SDL_Rect& wall );//Shows the dot on the screenvoid render();private://The X and Y offsets of the dotint mPosX, mPosY;//The velocity of the dotint mVelX, mVelY;//点的碰撞框SDL_Rect mCollider;
};

这是运动教程中带有一些新功能的点。 move函数接受一个矩形，该矩形是墙的碰撞框，而点具有一个名为mCollider的数据成员来表示碰撞框。

//启动SDL并创建窗口
bool init();//加载媒体
bool loadMedia();//释放媒体并关闭SDL
void close();//碰撞框检测器
bool checkCollision( SDL_Rect a, SDL_Rect b );

我们还声明了一个检查两个框之间碰撞的函数。

Dot::Dot()
{//Initialize the offsetsmPosX = 0;mPosY = 0;//设置碰撞框尺寸mCollider.w = DOT_WIDTH;mCollider.h = DOT_HEIGHT;//Initialize the velocitymVelX = 0;mVelY = 0;
}

在构造函数中，我们应确保设置了碰撞框的尺寸。

void Dot::move( SDL_Rect& wall ){//向左或向右移动点mPosX += mVelX;mCollider.x = mPosX;//如果点相撞或向左或向右走得太远的话if( ( mPosX < 0 ) || ( mPosX + DOT_WIDTH > SCREEN_WIDTH ) || checkCollision( mCollider, wall ) ){//退回mPosX -= mVelX;mCollider.x = mPosX;}//向上或向下移动点mPosY += mVelY;mCollider.y = mPosY;//如果点相撞或向上或向下走得太远。if( ( mPosY < 0 ) || ( mPosY + DOT_HEIGHT > SCREEN_HEIGHT ) || checkCollision( mCollider, wall ) ){//退回mPosY -= mVelY;mCollider.y = mPosY;}
}

这里是新的移动功能，现在检查我们是否撞墙。它的工作原理和以前很像，只是现在如果我们离开屏幕或撞到墙上，它就会让点移动回来。

首先，我们沿着x轴移动点，但我们也必须改变碰撞器的位置。每当我们改变点的位置，碰撞器的位置也要跟着改变。然后我们检查点是否离开了屏幕或撞到了墙上。如果有，我们就沿着x轴把点移动回来。最后，我们再做一次y轴上的运动。

bool checkCollision( SDL_Rect a, SDL_Rect b ){//矩形的边框int leftA, leftB;int rightA, rightB;int topA, topB;int bottomA, bottomB;//计算矩形A的边长leftA = a.x;rightA = a.x + a.w;topA = a.y;bottomA = a.y + a.h;//计算矩形B的边长leftB = b.x;rightB = b.x + b.w;topB = b.y;bottomB = b.y + b.h;//If any of the sides from A are outside of Bif( bottomA <= topB ){return false;}if( topA >= bottomB ){return false;}if( rightA <= leftB ){return false;}if( leftA >= rightB ){return false;}//If none of the sides from A are outside Breturn true;
}

这里是碰撞检测的地方。这段代码计算每个碰撞框的顶部/底部和左/右。

这里也是我们做分离轴测试的地方。首先，我们检查矩形的顶部和底部，看看它们是否沿y轴分开。然后我们检查左/右，看它们是否在x轴上分开。如果有任何分离，那么就没有碰撞，我们返回false。如果我们找不到任何分离，那么就存在碰撞，我们返回true。

注意：SDL确实有一些内置的碰撞检测功能，但是对于本教程来说，我们将自己动手做。主要是因为了解它们的工作原理很重要，其次是如果可以自己动手，则可以将碰撞检测与SDL渲染，OpenGL，Direct3D，Mantle，Metal或任何其他渲染API结合使用。

            //Main loop flagbool quit = false;//Event handlerSDL_Event e;//The dot that will be moving around on the screenDot dot;//设置墙面SDL_Rect wall;wall.x = 300;wall.y = 40;wall.w = 40;wall.h = 400;

在进入主循环之前，我们先声明点并定义墙的位置和尺寸。

            //While application is runningwhile( !quit ){//Handle events on queuewhile( SDL_PollEvent( &e ) != 0 ){//User requests quitif( e.type == SDL_QUIT ){quit = true;}//Handle input for the dotdot.handleEvent( e );}//移动点并检查碰撞dot.move( wall );//Clear screenSDL_SetRenderDrawColor( gRenderer, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF );SDL_RenderClear( gRenderer );//Render wallSDL_SetRenderDrawColor( gRenderer, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF );        SDL_RenderDrawRect( gRenderer, &wall );//Render dotdot.render();//Update screenSDL_RenderPresent( gRenderer );}

这里是我们的主循环，其中包含点处理事件，移动的同时检查与墙的碰撞，最后将墙和点渲染到屏幕上。

接下来的这两节是供以后参考的。如果你正在阅读本教程，你可能是个初学者，而这些东西太高级了。当你需要使用更高级的碰撞检测时，这更适用于将来。

当你刚开始做一些像俄罗斯方块一样简单的东西时，这种碰撞检测是可以的。对于像物理模拟器这样的东西，事情就复杂多了。

对于像刚体（rigid body）模拟器这样的东西，我们让我们的逻辑在每一帧中都这样做。
1）对场景中的所有物体施加所有的力（重力、风、推进力等）。

2）通过对位置施加加速度和速度来移动物体。

3）检查所有物体的碰撞，并创建一组触点。接触点是一个数据结构，它通常包含碰撞的两个物体的指针，从第一个物体到第二个物体的法向量，以及物体的穿透量。

4）取生成的接触集，解析碰撞。这通常包括再次检查接触点（在一个限度内）并解析它们。

现在如果你勉强学习碰撞检测，这个暂时不在你的考虑范围之内。这需要一整套教程（我目前没有时间做）来解释。不仅如此，它还涉及到矢量数学和物理学，这已经超出了这些教程的范围。以后当你需要有大量碰撞物体的游戏，并且想知道物理引擎的总体结构是如何工作的时候，就记住这一点吧。

另一件事是，我们这里具有的框是AABB或轴对齐的边界框。这意味着它们的侧面与x和y轴对齐。如果要旋转框，则仍可以在OBB（定向边界框）上使用分离轴测试。你不是将角投影在x轴和y轴上，而是将每个方框的所有角投影在I轴和J轴上。然后你可以检查这些框是否沿每个轴分开。你可以进一步扩展这一点，对于任何类型的多边形，沿着多边形的每个轴投影每个轴的所有角，看看是否有任何分离形。所有这些都涉及向量数学，并且如上所述，这超出了本教程的范围。

在这里下载本教程的媒体和源代码。

原文链接

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