游戏碰撞表示以及检测的原理

1.首先说一下为什么需要碰撞：

     *保证游戏内物体不互相穿透

     *模拟自然物理的运动：引力，弹簧

     *可破坏的建筑和结构

     *弹道

     *行驶的载具

     *水面，浮力

     *声音传播

2.物理SDK介绍：

     *I-Collide，SWIFT，RAPID：基础游戏碰撞引擎，不能开箱即用

     *ODE：免费，开源，方便调试修改

     *Bullet：开源，支持连续碰撞检测

     *TrueAxis：非商用免费

     *PhysX：付费获取源码

     *Havok：商业物理SDK的绝对标准，平台支持加优化

3.碰撞原型表示

     *球体：球心+半径

     *胶囊体：两点+半径

     *AABB包围盒：矩形6个面都与坐标轴平行，由2个点表示，一个是最小坐标，一个最大坐标

     *定向包围盒OBB：半尺寸+变换

     *定向多胞形：包含k个面，使用k个面方程或者k个点+k个法矢量

     *多边形汤：三角形表示，定点顺序表示内外

     *复合形状：增加中间形状，包含多个子形状，中间形状碰撞再检测子形状

4.检测方法：

1.点与球相交：

     点p到球心o的矢量d，半径r，

        d = o - p

        ,则p位于球内。

2.球与球相交：

    球心o1，o2，半径r1，r2，距离d

        d = r1 - r2

        若,则两球相交。

    3.分离轴定理：

        用于两个凸多边形相交判断，若找不到一条轴使两个凸多边形在轴上的投影没有重合，则没有碰撞。

    4.GJK算法：

        闵可夫斯基差：把A图中所有的点与B图所有的点成对相减，得出差的集合，若存在0点，则有碰撞。

        GJK：从差减小的方向去检测

    5.运动检测：由于高速物体移动，可能直接穿过碰撞体

        *扫掠形状，两帧之间物理的位置连接形成的形状

        *连续检测，使用位置插值，前后两个位置间，使用时间插值，可以增加精度

        *增大碰撞体厚度

        *增加运动物体长度

    6.碰撞性能优化

        *时间一致性：在两时步中，位置接近，跨多帧缓存结果，避免重复计算

        *空间划分：切割区域，大幅降低相交测试，例如：八叉树，kd树，BSP树。

        *分阶段检测：

                <1>AABB检测，

                <2>使用复合形状，做中间检测，

                <3>碰撞基本原型检测

        *碰撞查询：

                <1>光线投射：由起点p0以及时间增量d描述

                       

                <2>形状投射：p0，d，类型，大小，定向等信息

                       此处可以有多点碰撞，较为复杂，不是本文论点，可以自行查询资料。

5.其他：

    1.碰撞过滤：

    2.碰撞掩码（各类型之间可否碰撞用32位的掩码表示）

    3.碰撞回调：回调函数检查碰撞的具体信息，自行处理

    4.碰撞材质：关联一组属性，音效，粒子，物理（摩擦系数），过滤等