HT for Web可视化QuadTree四叉树碰撞检测

QuadTree四叉树顾名思义就是树状的数据结构,其每个节点有四个孩子节点,可将二维平面递归分割子区域。QuadTree常用于空间数据库索引,3D的椎体可见区域裁剪,甚至图片分析处理,我们今天介绍的是QuadTree最常被游戏领域使用到的碰撞检测。采用QuadTree算法将大大减少需要测试碰撞的次数,从而提高游戏刷新性能,本文例子基于HT for Web的图形引擎,通过GraphViewGraph3dView共享同一数据模型DataModel,同时呈现QuadTree算法下的2D和3D碰撞视图效果:http://v.youku.com/v_show/id_XODQyNTA1NjY0.html

QuadTree的实现有很多成熟的版本,我选择的是 https://github.com/timohausmann/quadtree-js/ 四叉树的算法很简单,因此这个开源库也就两百来行代码。使用也非常简单,构建一个Quadtree对象,第一个参数传入rect信息制定游戏空间范围,在每次requestAnimationFrame刷新帧时,先通过quadtree.clear()清除老数据,通过quadtree.insert(rect)插入新的节点矩形区域,这样quadtree就初始化好了,剩下就是根据需要调用quadtree.retrieve(rect)获取指定矩形区域下,与其可能相交需要检测的矩形对象数组。

我构建了HTGraphViewGraph3dView两个组件,通过ht.widget.SplitView左右分割,由于两个视图都共享同一DataModel,因此我们剩下的关注点仅是对DataModel的数据操作,构建了200个ht.Node对象,每个对象的attr属性上保存了随机的运动方向vx和vy,同时保存了将要反复插入quadtree的矩形对象,这样避免每帧更新时反复创建对象,同时矩形对象也引用了ht.Node对象,用来当通过quadtree.retrieve(rect)获取需要检测的矩形对象时,我们能指定其所关联的ht.Node对象,因为我们需要对最终检测为碰撞的图元设置上红颜色的效果,也就是ht.Node平时显示默认的蓝色,当互相碰撞时将改变为红色。

需要注意从quadtree.retrieve(rect)获取需要检测的矩形对象数组中会包含自身图元,同时这些仅仅是可能会碰撞的图元,并不意味着已经碰撞了,由于我们例子是矩形,因此采用ht.Default.intersectsRect(r1, r2)最终判断是否相交,如果你的例子是圆形则可以采用计算两个圆心距离是否小于两个半径来决定是否相交,因此最终判断的标准根据游戏类型会有差异。

采用了QuadTree还是极大了提高了运算性能,否则100个图元就需要100*100次的监测,我这个例子场景下一般也就100*(10~30)的量:http://v.youku.com/v_show/id_XODQyNTA1NjY0.html

除了碰撞检测外QuadTree算法还有很多有趣的应用领域,有兴趣可以玩玩这个 https://github.com/fogleman/Quads

所有代码如下供参考:

function init(){  
    d = 200;
    speed = 8;
    dataModel = new ht.DataModel();                                
    g3d = new ht.graph3d.Graph3dView(dataModel);                                                  
    g2d = new ht.graph.GraphView(dataModel);                   
    mainSplit = new ht.widget.SplitView(g3d, g2d);                   
    mainSplit.addToDOM();                                        
    g2d.translate(300, 220);      
    g2d.setZoom(0.8, true);
      
    for(var i=0; i<100; i++) {
        var node = new ht.Node();
        node.s3(randMinMax(5, 30), 10, randMinMax(5, 30));
        node.p3(randMinMax(-d/2, d/2), 0, randMinMax(-d/2, d/2));
        node.s({
            'batch': 'group',
            'shape': 'rect',
            'shape.border.width': 1,
            'shape.border.color': 'white',
            'wf.visible': true,
            'wf.color': 'white'
        });
        node.a({
            vx: randMinMax(-speed, speed),
            vy: randMinMax(-speed, speed),
            obj: {
                width: node.getWidth(),
                height: node.getHeight(),
                data: node
            }
        });                    
        dataModel.add(node);
    }                
    createShape([
        {x: -d, y: d},
        {x: d, y: d},
        {x: d, y: -d},
        {x: -d, y: -d},
        {x: -d, y: d}
    ]);                   
    quadtree = new Quadtree({ x: -d, y: -d, width: d, height: d });                                
    requestAnimationFrame(update);
}               
function update() {   
    quadtree.clear();                
    dataModel.each(function(data){
        if(!(data instanceof ht.Shape)){
            var position = data.getPosition();
            var vx = data.a('vx');
            var vy = data.a('vy');
            var w = data.getWidth()/2;
            var h = data.getHeight()/2;
            var x = position.x + vx;
            var y = position.y + vy;
            if(x - w < -d){
                data.a('vx', -vx);
                x = -d + w;
            }
            if(x + w > d){
                data.a('vx', -vx);
                x = d - w;
            }
            if(y - h < -d){
                data.a('vy', -vy);
                y = -d + h;
            }
            if(y + h > d){
                data.a('vy', -vy);
                y = d - h;
            }
            data.setPosition(x, y);                        
            var obj = data.a('obj');
            obj.x = x - w;
            obj.y = y - h;
            
            quadtree.insert(obj);
            setColor(data, undefined);
        }
    });                
    dataModel.each(function(data){
        if(!(data instanceof ht.Shape)){ 
            var obj = data.a('obj');
            var objs = quadtree.retrieve(obj);
            if(objs.length > 1){                            
                for(var i=0; i<objs.length; i++ ) {
                    var data2 = objs[i].data;
                    if(data === data2){
                        continue;
                    }
                    if(ht.Default.intersectsRect(obj, data2.a('obj'))){
                        setColor(data, 'red');
                        setColor(data2, 'red');
                    }                                
                }                             
            }
        }
    });
    requestAnimationFrame(update);                    
}                        
function randMinMax(min, max) {
    return min + (Math.random() * (max - min));
}                      
function createShape(points){
    shape = new ht.Shape();
    shape.setPoints(points);
    shape.setThickness(4);
    shape.setTall(10);                                
    shape.s({
        'all.color': 'red',
        'shape.background': null,
        'shape.border.width': 2,
        'shape.border.color': 'red'                    
    });                
    dataModel.add(shape); 
    return shape;
}
function setColor(data, color){
    data.s({
        'all.color': color,
        'shape.background': color
    });
}

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏程序你好

.Net GDI+的图件绘制平台(三)-绘图相关的Utility库

933
来自专栏一心无二用,本人只专注于基础图像算法的实现与优化。

SSE图像算法优化系列二:高斯模糊算法的全面优化过程分享(一)。

     这里的高斯模糊采用的是论文《Recursive implementation of the Gaussian filter》里描述的递归算法。 ? ...

3546
来自专栏hightopo

HT for Web可视化QuadTree四叉树碰撞检测

901
来自专栏大数据文摘

动图,用Python追踪NBA球员的运动轨迹

2614
来自专栏HT

HTML5实现3D和2D可视化QuadTree四叉树碰撞检测

QuadTree四叉树顾名思义就是树状的数据结构,其每个节点有四个孩子节点,可将二维平面递归分割子区域。QuadTree常用于空间数据库索引,3D的椎体可见区域...

2139
来自专栏hrscy

如何在 Unity 2D 和 3D 中放大或缩小以及点击屏幕

在示例代码中,实现了放大或缩小和点击功能。在手机的图库中,缩放和平移/拖动图像时,它具有相同的行为。此示例代码对 unity2d 和 unity3d 对象都起作...

1383
来自专栏我有一个梦想

Python 项目实践二(下载数据)第三篇

接着上节继续学习,在本章中,你将从网上下载数据,并对这些数据进行可视化。网上的数据多得难以置信,且大多未经过仔细检查。如果能够对这些数据进行分析,你就能发现别人...

2205
来自专栏数说工作室

【SAS Says】基础篇:ODS的使用(下)

特别说明:本节【SAS Says】基础篇:SAS软件入门(下),用的是数说君学习《The little SAS book》时的中文笔记,我们认为这是打基础的最好...

2624
来自专栏数据小魔方

sparklines迷你图系列4——Evolution(Area)

今天接着分享Evolution图表类型中的Area图表。 其实就是我们常见的区域图(或者叫面积图),它与折线图(昨天讲到的)都是用来呈现时间序列中的趋势走向和波...

2454
来自专栏DannyHoo的专栏

UIImageJPEGRepresentation和UIImagePNGRepresentation

在Iphone上有两种读取图片数据的简单方法: UIImageJPEGRepresentation和UIImagePNGRepresentation.  U...

821

扫码关注云+社区