初学Direct X（8） ——碰撞检测

初学Direct X（8）

——碰撞检测

真正让一个游戏鹤立鸡群的是程序对碰撞的响应有多好，这里介绍两种检测的方法：

1） 基于边框的碰撞检测

2） 基于距离的碰撞检测

1. 基于边框的碰撞检测

1.1 实现的基础

我们将要检测的两个物体（位图）视为两个矩形，在此基础之上，检测两矩形是否有重叠区域。若存在重叠区域，则发生了碰撞；反之则没有。检测两矩形是否有重叠到了Windows API，即IntersectRect，它的定义如下：

BOOL IntersectRect(
  _Out_       LPRECT lprcDst,
  _In_  const RECT   *lprcSrc1,
  _In_  const RECT   *lprcSrc2
);

lprcDst储存了lprcSrc1和lprcSrc2重叠的矩形区域，但是我们并不关心这个，只关心此函数的返回值。若存在重叠区域，返回值为非0；反之为0。

据此可以实现碰撞检测的函数如下：（关于SPRITE的定义参见这儿）

bool Collision(SPRITE sprite1, SPRITE sprite2){
	RECT rect1;
	rect1.left = (long)sprite1.x;
	rect1.top = (long)sprite1.y;
	rect1.right = (long)sprite1.x + sprite1.width * sprite1.scaling;
	rect1.bottom = (long)sprite1.y + sprite1.height * sprite1.scaling;

	RECT rect2;
	rect2.left = (long)sprite2.x;
	rect2.top = (long)sprite2.y;
	rect2.right = (long)sprite2.x + sprite2.width * sprite2.scaling;
	rect2.bottom = (long)sprite2.y + sprite2.height * sprite2.scaling;

	RECT dest; //ignored
	return IntersectRect(&dest, &rect1, &rect2);
}

1.2 实现

我们实现一个宇宙飞船在小行星中飞行的场景，其中小行星是不断运动的。居然用到了物体检测，而且显然场景中不止一个物体了，此时我们需要用一个结构体（或者类）来表达一个物体，就像下面这样：

　

//sprite structure
struct SPRITE
{
	float x, y; 				// 在窗口中显示的位置
	int frame, columns;     	// 在位图表中的位置信息
	int width, height;      	// 同上，单位位图的尺寸
	float scaling, rotation; 	// 放缩比，旋转角度
	int startframe, endframe; 	// 在位图表中的位置信息
	int starttime, delay;     	// 用于帧率显示
	int direction;           	// 帧数前进单位
	float velx, vely;        	// 位移单位
	D3DCOLOR color;

	SPRITE()
	{
		frame = 0;
		columns = 1;
		width = height = 0;
		scaling = 1.0f;
		rotation = 0.0f;
		startframe = endframe = 0;
		direction = 1;
		starttime = delay = 0;
		velx = vely = 0.0f;
		color = D3DCOLOR_XRGB(255, 255, 255);
	}
};

在声明完一个物体结构体时，我们需要加载位图：

fatship.tga

asteroid.tga

// 全局变量
SPRITE ship, asteroid1, asteroid2;
LPDIRECT3DTEXTURE9 imgShip;
LPDIRECT3DTEXTURE9 imgAsteroid;

--------------------------------
--------------------------------

// Game_Init()
// 初始化物体，包括运动状态以及在窗口中显示位置
imgShip = LoadTexture("fatship.tga");
imgAsteroid = LoadTexture("asteroid.tga");
//set properties for sprites
ship.x = 450;
ship.y = 300;
ship.width = ship.height = 128;

asteroid1.x = 50;
asteroid1.y = 200;
asteroid1.width = asteroid1.height = 60;
asteroid1.columns = 8;
asteroid1.startframe = 0;
asteroid1.endframe = 63;
asteroid1.velx = -2.0f;

asteroid2.x = 900;
asteroid2.y = 500;
asteroid2.width = asteroid2.height = 60;
asteroid2.columns = 8;
asteroid2.startframe = 0;
asteroid2.endframe = 63;
asteroid2.velx = 2.0f;

--------------------------------
--------------------------------

// Game_Run()
// 检测外设的输入
if (Key_Down(DIK_W))
{
	ship.y -= 1.0f;
	if (ship.y < 0)
		ship.y = 0;
}
if (Key_Down(DIK_S))
{
	ship.y += 1.0f;
	if (ship.y > SCREENH - ship.height)
		ship.y = SCREENH - ship.height;
}
//小行星和飞船的移动
asteroid1.x += asteroid1.velx;
// 到达边界，返回
if (asteroid1.x < 0 || asteroid1.x > SCREENW - asteroid1.width)
	asteroid1.velx *= -1;
Sprite_Animate(asteroid1.frame, asteroid1.startframe, asteroid1.endframe, asteroid1.direction, asteroid1.starttime, asteroid1.delay);

asteroid2.x += asteroid2.velx;
// 到达边界，返回
if (asteroid2.x < 0 || asteroid2.x > SCREENW - asteroid2.width)
	asteroid2.velx *= -1;
Sprite_Animate(asteroid2.frame, asteroid2.startframe, asteroid2.endframe, asteroid2.direction, asteroid2.starttime, asteroid2.delay);
// 碰撞检测，若发生了碰撞，则会使得小行星反方向返回
if (Collision(ship, asteroid1))
		asteroid1.velx *= -1;
if (Collision(ship, asteroid2))
		asteroid2.velx *= -1;

// 将各个物体按照计算出来的位置绘制到屏幕上
if (d3ddev->BeginScene()){

	spriteobj->Begin(D3DXSPRITE_ALPHABLEND);

	Sprite_Transform_Draw(imgShip, ship.x, ship.y, ship.width, ship.height, ship.frame, ship.columns);

	Sprite_Transform_Draw(imgAsteroid, asteroid1.x, asteroid1.y, asteroid1.width, asteroid1.height, asteroid1.frame, asteroid1.columns);

	Sprite_Transform_Draw(imgAsteroid, asteroid2.x, asteroid2.y, asteroid2.width, asteroid2.height, asteroid2.frame, asteroid2.columns);

	spriteobj->End();

	d3ddev->EndScene();
	d3ddev->Present(NULL,NULL,NULL,NULL);
}

下面是运行结果：

白线表示的是小行星运行的范围

2. 2. 基于距离的碰撞检测

2.1 实现的基础

将俩物体视为两个圆，圆心分别为(X₀,Y₀),(X₁,Y₁)，半径分别为R₀,R₁，若满足：

dist < R₀+R₁

(dist 为俩圆心的距离：sqrt((X₀ - X₁)^2 + (Y₀ - Y₁)^2))

则可以判定俩物体发生了碰撞 ，据此实现的判定函数如下：

bool CollisionD(SPRITE sprite1, SPRITE sprite2)
{
    double radius1, radius2;

	// 将宽和高中较长的一条边做为半径，以确保包围住物体
    //calculate radius 1
    if (sprite1.width > sprite1.height)
        radius1 = (sprite1.width * sprite1.scaling) / 2.0;
    else
        radius1 = (sprite1.height * sprite1.scaling) / 2.0;

    //center point 1
    double x1 = sprite1.x + radius1;
    double y1 = sprite1.y + radius1;
    D3DXVECTOR2 vector1(x1, y1);

    //calculate radius 2
    if (sprite2.width > sprite2.height)
        radius2 = (sprite2.width * sprite2.scaling) / 2.0;
    else
        radius2 = (sprite2.height * sprite2.scaling) / 2.0;

    //center point 2
    double x2 = sprite2.x + radius2;
    double y2 = sprite2.y + radius2;
    D3DXVECTOR2 vector2(x2, y2);

    //calculate distance
    double deltax = vector1.x - vector2.x;
    double deltay = vector2.y - vector1.y;
    double dist = sqrt((deltax * deltax) + (deltay * deltay));

    //return distance comparison
    return (dist < radius1 + radius2);
}

2.2 实现

对照2.1中的实现，只需要将原来的碰撞检测函数替换为如下即可:

if (CollisionD(ship, asteroid1))
	asteroid1.velx *= -1;

if (CollisionD(ship, asteroid2))
	asteroid2.velx *= -1;