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Broad-phase碰撞檢測
Sweep and Prune:
1.將物體的AABB分離到三個坐標(biāo)軸上。得到若干個區(qū)間。
2.根據(jù)區(qū)間的終點坐標(biāo)由小到大排序。
3.逐個遍歷排序結(jié)果,當(dāng)遇到一個區(qū)間的起始點的時候,就將這個區(qū)間放到一個列表中;當(dāng)遇到一個區(qū)間的終點時,就將這個區(qū)間從列表中清除。
當(dāng)在列表中存在區(qū)間,而又遇到一個新區(qū)間的起始點時,則遇到的區(qū)間與列表中的所有區(qū)間重疊。
4.如果一對物體在三個坐標(biāo)軸上的區(qū)間都重疊,那么他們的AABB相疊。
Mid-phase碰撞檢測
碰撞檢測樹就是將要碰撞的網(wǎng)格分離成多個部分,并將這些部分按樹的結(jié)構(gòu)組織起來。
我的碰撞檢測樹就是一BVH樹,和標(biāo)準(zhǔn)的AABB碰撞檢測樹相比,AABB樹是2叉樹,我的樹的節(jié)點數(shù)是不定的。
兩種建樹過程如下:
AABB:
1.計算三角形集合的AABB包圍體 2.找出一個平面,這平面能最大限度的分割三角形集合(一般在中心即可),這個平面必須與坐標(biāo)平面平行(因為包圍體是AABB) 3.穿過這個平面的三角形按中點分配到平面一側(cè),如果中點還在平面上,隨便分配 4.將分出的這兩部分作為子節(jié)點繼續(xù)分割(步驟1),直到分出的部分只有一個三角形
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我的碰撞檢測樹: 1.計算三角形集合的包圍體 2.計算三角形集合的幾何重心,將幾何重心視為原點,按三個坐標(biāo)平面將三角形集合分成8部分 3.穿過這個坐標(biāo)平面的三角形按中點分配到平面一側(cè),如果中點還在平面上,隨便分配 4.如果有的部分中沒三角形,那么去掉它。如果只有一部分且這部分包含多個三角形,強行隨便的將這部分分成多部分(防止死遞歸)。 5.將分出的n部分作為子節(jié)點繼續(xù)分割(步驟1),直到分出的部分只有一個三角形 |
我的樹可能不如AABB樹平衡,可能性能稍差。
注:
碰撞檢測樹一般在物體定坐標(biāo)系下建立出來
可以根據(jù)情況,為不同節(jié)點選擇不同類型的包圍體,使得包圍體包圍得最緊湊
碰撞檢測:
一個幾何圖形vs樹
按深度優(yōu)先或廣度優(yōu)先遍歷樹,對于非最末級節(jié)點,判斷幾何圖形是否和節(jié)點包圍體相交,如果相交那么繼續(xù)遍歷它的子節(jié)點。對于最末級節(jié)點,還要進行幾何圖形和最末節(jié)點所對應(yīng)的三角形求交。這樣,遍歷完一次即可找到所有碰撞。
注:
1.碰撞檢測需檢測出碰撞點,碰撞法向量,和刺穿深度
2.球和三角形碰撞:
以下過程按順序執(zhí)行,一旦相交就return,停止和這個三角形繼續(xù)檢測:
(1).判斷球心與三角面垂直且過三邊的平面的位置關(guān)系,如果被包圍,那么直接判斷球心到三角面所在平面距離是否<=半徑
(2).根據(jù)(1)的結(jié)果,如果球心在哪條邊外,那么試著和那條線段求交
(3).判斷球心到三角形某頂點距離<=半徑
3.球和棱、點碰撞,碰撞法向量為那個面在碰撞點的切平面的法向量
4.通過更精確的包圍體測試,會遍歷更少節(jié)點,但更精確的包圍體測試一般會花更多時間。
樹vs樹 對于一對節(jié)點,判斷兩個節(jié)點的包圍體是否相交。如果相交,那么測試它們的子節(jié)點包圍體是否相交。
如果有一個節(jié)點是最末級節(jié)點,它對應(yīng)著一個三角形,另一個是一個非最末級節(jié)點,那么問題轉(zhuǎn)化為上面“一個幾何圖形vs樹”。
如果兩個節(jié)點都是最末級節(jié)點,那么進行三角形求交。
注:
對于剛體,它們會轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動了的AABB可以用AABB加上一個剛體變換矩陣表示。也可懶一些,直接把樹放入全局坐標(biāo)系下,更新樹。
樹的更新:
如果物體不是剛體,可能會形變,這就需要更新樹。一般自下而上的更新樹。先根據(jù)最末級節(jié)點對應(yīng)的三角形,更新最末級節(jié)點。然后一級一級更新上面的節(jié)點,使它們的包圍體包住子節(jié)點。
以后安排(先把想法記下來)
物體破裂 :
將物體網(wǎng)格表示成一張無向圖(不用鄰接矩陣表示),在壓強足夠大的地方細化網(wǎng)格,細化出的部分作為圖的一部分,然后從壓強足夠大的幾個頂點遍歷圖。遍歷時根據(jù)物體物理材質(zhì)選擇圖的邊(第一條邊應(yīng)選擇最和切向量正交的),將其并入斷裂線,必要時就細化網(wǎng)格,直到這條線首尾封閉。這樣做是因為不同材質(zhì)的物體,其斷裂口有的光滑,有的粗糙,甚至有尖刺。這樣應(yīng)該能生成一條滿意的斷裂線。然后取出子圖,成為分裂出的物體的網(wǎng)格的一部分。不過斷口的填充就暫無想法了……
腳本:
設(shè)想了一種托管腳本。先寫好腳本,經(jīng)過編譯器將其編譯為自定的較低級中間語言,或者直接IL代碼。運行前加載時,對其進行JIT編譯,除了.Net的JIT以外,還有自己的一些,當(dāng)然肯定是自己先處理后再交給.Net……這樣腳本最終就是本機代碼,執(zhí)行速度比解釋型的快,而且異常也不用一下一下的考慮。
一開始編譯為直接IL代碼時,不能直接轉(zhuǎn)為它的字節(jié)碼,而是自己規(guī)定的字節(jié)碼,但其指令還是一一對應(yīng)的(就是把IL代碼用2進制形式表示了一下)。這主要是因為代碼中有一些東西,還不能直接轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)的IL字節(jié)碼
最終應(yīng)該可以構(gòu)建復(fù)雜的物體,比如一個人,由Joint、剛體(骨骼和關(guān)節(jié))和柔體(頭發(fā)和肥膘)組成。他做個什么動作要是碰到了什么倒是自然能模擬出來。不過他的行走,怎么維持重心不好說,我的想法是對已做好的動畫解析,將其數(shù)值微分,最后算出各部分的作用力……維持重心不管他用那些肌肉,維持重心的力 應(yīng)該包括在里面……
以前有外國人擬做過類似的東西,第六屆全國中小學(xué)電腦制作活動上還有即將得一得獎的抄過——botz,一個2D質(zhì)點彈簧系統(tǒng)模擬程序,它的歐拉法積分不嚴(yán)密(或者說就不是),碰撞檢測就和邊界檢查了一下,但是要注意他的“肌肉”思想,質(zhì)點彈簧系統(tǒng)組成機器人,然后肌肉伸縮運動,我這個應(yīng)該和那個在這一點有著類似之處。更接近一點的東西就是Dr.Jan Bender的那些機器人了。
當(dāng)然稍微遙遠的東西別想得太多,畢竟還有不少東西未完成……