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OpenGL 3D碰撞检测

在OpenGL中实现3D碰撞检测可以分为两个主要步骤:粗略检测(Broad Phase)和精确检测(Narrow Phase)。以下是实现3D碰撞检测的基本方法:

  1. 粗略检测(Broad Phase):

粗略检测的目的是快速找出可能发生碰撞的物体对。在这个阶段,我们通常使用边界体(Bounding Volume)来进行快速的碰撞检测。边界体可以是球体(Bounding Sphere)、轴对齐的包围盒(Axis-Aligned Bounding Box,AABB)或者有向包围盒(Oriented Bounding Box,OBB)等。

  • Bounding Sphere:计算两个物体的包围球体,如果两个包围球体的距离小于它们的半径之和,则认为两个物体可能发生碰撞。
  • AABB:计算物体在每个轴上的最小和最大值,然后检查这些范围是否有重叠。如果在所有轴上都有重叠,则认为两个物体可能发生碰撞。
  • OBB:使用旋转矩阵将物体的包围盒旋转到世界坐标系中,然后使用分离轴定理(Separating Axis Theorem,SAT)检查是否存在一个分离轴可以将两个物体分开。如果没有这样的轴,则认为两个物体可能发生碰撞。
  1. 精确检测(Narrow Phase):

在粗略检测阶段找到可能发生碰撞的物体对后,我们需要进行精确检测来确定是否真的发生了碰撞。精确检测通常使用三角形网格(Triangle Mesh)来进行碰撞检测。

  • 三角形-三角形碰撞检测:对于每个可能发生碰撞的物体对,检查它们的三角形网格是否相交。这可以通过计算三角形之间的距离和投影等方法来实现。
  • GJK算法(Gilbert-Johnson-Keerthi Algorithm):GJK算法是一种快速检测两个凸多面体是否发生碰撞的方法。算法的基本思想是通过不断迭代来寻找一个分离轴,如果找到了这样的轴,则两个物体没有发生碰撞。

实现3D碰撞检测后,我们还需要处理碰撞响应,例如计算碰撞点、碰撞法线和碰撞时的推力等。这些信息可以用来调整物体的位置和速度,使得物体在碰撞后能够正确地反弹和滑动。

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