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Broad-phase碰撞檢測
Sweep and Prune:
1.將物體的AABB分離到三個坐標軸上。得到若干個區間。
2.根據區間的終點坐標由小到大排序。
3.逐個遍歷排序結果,當遇到一個區間的起始點的時候,就將這個區間放到一個列表中;當遇到一個區間的終點時,就將這個區間從列表中清除。
當在列表中存在區間,而又遇到一個新區間的起始點時,則遇到的區間與列表中的所有區間重疊。
4.如果一對物體在三個坐標軸上的區間都重疊,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格分離成多個部分,并將這些部分按樹的結構組織起來。
我的碰撞檢測樹就是一BVH樹,和標準的AABB碰撞檢測樹相比,AABB樹是2叉樹,我的樹的節點數是不定的。
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,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點繼續分割(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,按三個坐標平面將三角形集合分成8部分 3.穿過這個坐標平面的三角形按中點分配到平面一側,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部分作為子節點繼續分割(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系下建立出來
可以根據情況,為不同節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
按深度優先或廣度優先遍歷樹,對于非最末級節點,判斷幾何圖形是否和節點包圍體相交,如果相交那么繼續遍歷它的子節點。對于最末級節點,還要進行幾何圖形和最末節點所對應的三角形求交。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:
以下過程按順序執行,一旦相交就return,停止和這個三角形繼續檢測:
(1).判斷球心與三角面垂直且過三邊的平面的位置關系,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(1)的結果,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 對于一對節點,判斷兩個節點的包圍體是否相交。如果相交,那么測試它們的子節點包圍體是否相交。
如果有一個節點是最末級節點,它對應著一個三角形,另一個是一個非最末級節點,那么問題轉化為上面“一個幾何圖形vs樹”。
如果兩個節點都是最末級節點,那么進行三角形求交。
注:
對于剛體,它們會轉動,轉動了的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。先根據最末級節點對應的三角形,更新最末級節點。然后一級一級更新上面的節點,使它們的包圍體包住子節點。
以后安排(先把想法記下來)
物體破裂 :
將物體網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。遍歷時根據物體物理材質選擇圖的邊(第一條邊應選擇最和切向量正交的),將其并入斷裂線,必要時就細化網格,直到這條線首尾封閉。這樣做是因為不同材質的物體,其斷裂口有的光滑,有的粗糙,甚至有尖刺。這樣應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格的一部分。不過斷口的填充就暫無想法了……
腳本:
設想了一種托管腳本。先寫好腳本,經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,不能直接轉為它的字節碼,而是自己規定的字節碼,但其指令還是一一對應的(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,還不能直接轉為標準的IL字節碼
最終應該可以構建復雜的物體,比如一個人,由Joint、剛體(骨骼和關節)和柔體(頭發和肥膘)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,第六屆全國中小學電腦制作活動上還有即將得一得獎的抄過——botz,一個2D質點彈簧系統模擬程序,它的歐拉法積分不嚴密(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,質點彈簧系統組成機器人,然后肌肉伸縮運動,我這個應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。
當然稍微遙遠的東西別想得太多,畢竟還有不少東西未完成……