Najszybsze wykrywanie kolizji 3D między dwoma zorientowanymi ramkami ograniczającymi (OBB)

10

Jestem w punkcie mojej gry, w którym muszę dodać system kolizji. Wypróbowałem jBullet i chociaż zadziałało, nie szukałem tego. Chcę po prostu prosty sposób przetestowania, czy zderzają się dwa zorientowane drzewa obwiedni (OBB).

Zamierzałem zrobić kolizję, używając drzewa. Stwórz AABB dla fazy szerokofalowej, a jeśli to przejdzie test, jeśli każdy OBB w drzewie zderzy się z drugim drzewem.

W Internecie znalazłem kilka rzeczy, ale nie mogłem ich całkowicie zrozumieć. O to proszę o stronę internetową lub zasób, który dobrze wyjaśnia kolizje OBB 3D?

Dowiedziałem się, że GJK jest szybszy niż SAT i wydaje mi się, że jest w stanie powiedzieć mi, jak daleko pudełka się przenikają. Znalazłem trochę rzeczy z GJK, ale to nie były pudełka; zamiast tego bardziej skomplikowane i mylące rzeczy.

Chcę tylko móc wykonać OBB z 3 wektorów: środka, rozmiaru i obrotu każdej osi. Następnie można przetestować kolizje z nimi. Z góry dziękuję za wszystko, co publikujesz.

java collision-detection lwjgl andrew3ds
źródło

Na pewno potrzebujesz obwiedni? Jeśli masz drzewo kości i masz centra i przybliżone wyobrażenie o objętości każdej kości, ograniczanie sfer jest łatwiejsze i znacznie szybsze w realizacji.

johnwbyrd

0

Widziałem link w twoim komentarzu, który pokazywał postać z OBB, które były rozmieszczone wokół siatki. Czasami można to zrobić za pomocą sfer ograniczających, a następnie nie ma problemów z orientacją, a test sfery jest zwykle szybszy.

Twoja postać, jeśli pokaże ograniczające struktury jak w twoim linku, będzie wyglądać bardziej jak człowiek z Michelin .

Steve H.
źródło

0

Oto faktyczny przykład działania AABB, który pochodzi bezpośrednio z mojego silnika gry:

using System;
using OpenTK;
using OpenTK.Graphics.OpenGL;

namespace GrimoireEngine.Framework.Maths
{
    public struct BoundingBox : IEquatable<BoundingBox>
    {
        public Vector3 Min;
        public Vector3 Max;

        public const int CornerCount = 8;

        public static Vector3 MaxVector3
        {
            get
            {
                return new Vector3(float.MaxValue);
            }
        }

        public static Vector3 MinVector3
        {
            get
            {
                return new Vector3(float.MinValue);
            }
        }

        public static BoundingBox Identity
        {
            get
            {
                return new BoundingBox(Vector3.Zero, Vector3.One);
            }
        }

        public static BoundingBox Zero
        {
            get
            {
                return new BoundingBox();
            }
        }

        public BoundingBox(Vector3 min, Vector3 max)
        {
            Min = min;
            Max = max;
        }

        public BoundingBox(
            float minX, float minY, float minZ,
            float maxX, float maxY, float maxZ)
            : this(
                new Vector3(minX, minY, minZ),
                new Vector3(maxX, maxY, maxZ))
        { }

        public bool Collides(BoundingBox box)
        {
            if (box.Max.X < Min.X
                || box.Min.X > Max.X
                || box.Max.Y < Min.Y
                || box.Min.Y > Max.Y
                || box.Max.Z < Min.Z
                || box.Min.Z > Max.Z)
            {
                return false;
            }
            if (box.Min.X >= Min.X
                && box.Max.X <= Max.X
                && box.Min.Y >= Min.Y
                && box.Max.Y <= Max.Y
                && box.Min.Z >= Min.Z
                && box.Max.Z <= Max.Z)
            {
                return true;
            }
            return true;
        }

        public ContainmentType Contains(BoundingBox box)
        {
            if (box.Max.X < Min.X
                || box.Min.X > Max.X
                || box.Max.Y < Min.Y
                || box.Min.Y > Max.Y
                || box.Max.Z < Min.Z
                || box.Min.Z > Max.Z)
            {
                return ContainmentType.Disjoint;
            }
            if (box.Min.X >= Min.X
                && box.Max.X <= Max.X
                && box.Min.Y >= Min.Y
                && box.Max.Y <= Max.Y
                && box.Min.Z >= Min.Z
                && box.Max.Z <= Max.Z)
            {
                return ContainmentType.Contains;
            }
            return ContainmentType.Intersects;
        }

        public bool Collides(BoundingFrustum frustum)
        {
            int i;
            bool contained;
            Vector3[] corners = frustum.GetCorners();
            for (i = 0; i < corners.Length; i++)
            {
                if (corners[i].X < Min.X
                    || corners[i].X > Max.X
                    || corners[i].Y < Min.Y
                    || corners[i].Y > Max.Y
                    || corners[i].Z < Min.Z
                    || corners[i].Z > Max.Z)
                {
                    contained = false;
                }
                else if (corners[i].X == Min.X
                         || corners[i].X == Max.X
                         || corners[i].Y == Min.Y
                         || corners[i].Y == Max.Y
                         || corners[i].Z == Min.Z
                         || corners[i].Z == Max.Z)
                {
                    contained = true;
                }
                else
                {
                    contained = true;
                }
                if (contained == false)
                {
                    break;
                }
            }
            if (i == corners.Length)
            {
                return true;
            }
            if (i != 0)
            {
                return true;
            }
            i++;
            for (; i < corners.Length; i++)
            {
                if (corners[i].X < Min.X
                    || corners[i].X > Max.X
                    || corners[i].Y < Min.Y
                    || corners[i].Y > Max.Y
                    || corners[i].Z < Min.Z
                    || corners[i].Z > Max.Z)
                {
                    contained = false;
                }
                else if (corners[i].X == Min.X
                         || corners[i].X == Max.X
                         || corners[i].Y == Min.Y
                         || corners[i].Y == Max.Y
                         || corners[i].Z == Min.Z
                         || corners[i].Z == Max.Z)
                {
                    contained = true;
                }
                else
                {
                    contained = true;
                }
                if (contained != true)
                {
                    return true;
                }
            }
            return true;
        }

        public ContainmentType Contains(BoundingFrustum frustum)
        {
            int i;
            ContainmentType contained;
            Vector3[] corners = frustum.GetCorners();
            for (i = 0; i < corners.Length; i++)
            {
                if (corners[i].X < Min.X
                    || corners[i].X > Max.X
                    || corners[i].Y < Min.Y
                    || corners[i].Y > Max.Y
                    || corners[i].Z < Min.Z
                    || corners[i].Z > Max.Z)
                {
                    contained = ContainmentType.Disjoint;
                }
                else if (corners[i].X == Min.X
                         || corners[i].X == Max.X
                         || corners[i].Y == Min.Y
                         || corners[i].Y == Max.Y
                         || corners[i].Z == Min.Z
                         || corners[i].Z == Max.Z)
                {
                    contained = ContainmentType.Intersects;
                }
                else
                {
                    contained = ContainmentType.Contains;
                }
                if (contained == ContainmentType.Disjoint)
                {
                    break;
                }
            }
            if (i == corners.Length)
            {
                return ContainmentType.Contains;
            }
            if (i != 0)
            {
                return ContainmentType.Intersects;
            }
            i++;
            for (; i < corners.Length; i++)
            {
                if (corners[i].X < Min.X
                    || corners[i].X > Max.X
                    || corners[i].Y < Min.Y
                    || corners[i].Y > Max.Y
                    || corners[i].Z < Min.Z
                    || corners[i].Z > Max.Z)
                {
                    contained = ContainmentType.Disjoint;
                }
                else if (corners[i].X == Min.X
                         || corners[i].X == Max.X
                         || corners[i].Y == Min.Y
                         || corners[i].Y == Max.Y
                         || corners[i].Z == Min.Z
                         || corners[i].Z == Max.Z)
                {
                    contained = ContainmentType.Intersects;
                }
                else
                {
                    contained = ContainmentType.Contains;
                }
                if (contained != ContainmentType.Contains)
                {
                    return ContainmentType.Intersects;
                }
            }
            return ContainmentType.Contains;
        }

        public bool Collides(BoundingSphere sphere)
        {
            if (sphere.Center.X - Min.X >= sphere.Radius
                && sphere.Center.Y - Min.Y >= sphere.Radius
                && sphere.Center.Z - Min.Z >= sphere.Radius
                && Max.X - sphere.Center.X >= sphere.Radius
                && Max.Y - sphere.Center.Y >= sphere.Radius
                && Max.Z - sphere.Center.Z >= sphere.Radius)
            {
                return true;
            }
            double dmin = 0;
            double e = sphere.Center.X - Min.X;
            if (e < 0)
            {
                if (e < -sphere.Radius)
                {
                    return false;
                }
                dmin += e * e;
            }
            else
            {
                e = sphere.Center.X - Max.X;
                if (e > 0)
                {
                    if (e > sphere.Radius)
                    {
                        return false;
                    }
                    dmin += e * e;
                }
            }
            e = sphere.Center.Y - Min.Y;
            if (e < 0)
            {
                if (e < -sphere.Radius)
                {
                    return false;
                }
                dmin += e * e;
            }
            else
            {
                e = sphere.Center.Y - Max.Y;
                if (e > 0)
                {
                    if (e > sphere.Radius)
                    {
                        return false;
                    }
                    dmin += e * e;
                }
            }
            e = sphere.Center.Z - Min.Z;
            if (e < 0)
            {
                if (e < -sphere.Radius)
                {
                    return false;
                }
                dmin += e * e;
            }
            else
            {
                e = sphere.Center.Z - Max.Z;
                if (e > 0)
                {
                    if (e > sphere.Radius)
                    {
                        return false;
                    }
                    dmin += e * e;
                }
            }
            return dmin <= sphere.Radius * sphere.Radius;
        }

        public ContainmentType Contains(BoundingSphere sphere)
        {
            if (sphere.Center.X - Min.X >= sphere.Radius
                && sphere.Center.Y - Min.Y >= sphere.Radius
                && sphere.Center.Z - Min.Z >= sphere.Radius
                && Max.X - sphere.Center.X >= sphere.Radius
                && Max.Y - sphere.Center.Y >= sphere.Radius
                && Max.Z - sphere.Center.Z >= sphere.Radius)
            {
                return ContainmentType.Contains;
            }
            double dmin = 0;
            double e = sphere.Center.X - Min.X;
            if (e < 0)
            {
                if (e < -sphere.Radius)
                {
                    return ContainmentType.Disjoint;
                }
                dmin += e * e;
            }
            else
            {
                e = sphere.Center.X - Max.X;
                if (e > 0)
                {
                    if (e > sphere.Radius)
                    {
                        return ContainmentType.Disjoint;
                    }
                    dmin += e * e;
                }
            }
            e = sphere.Center.Y - Min.Y;
            if (e < 0)
            {
                if (e < -sphere.Radius)
                {
                    return ContainmentType.Disjoint;
                }
                dmin += e * e;
            }
            else
            {
                e = sphere.Center.Y - Max.Y;
                if (e > 0)
                {
                    if (e > sphere.Radius)
                    {
                        return ContainmentType.Disjoint;
                    }
                    dmin += e * e;
                }
            }
            e = sphere.Center.Z - Min.Z;
            if (e < 0)
            {
                if (e < -sphere.Radius)
                {
                    return ContainmentType.Disjoint;
                }
                dmin += e * e;
            }
            else
            {
                e = sphere.Center.Z - Max.Z;
                if (e > 0)
                {
                    if (e > sphere.Radius)
                    {
                        return ContainmentType.Disjoint;
                    }
                    dmin += e * e;
                }
            }
            return dmin <= sphere.Radius * sphere.Radius ? ContainmentType.Intersects : ContainmentType.Disjoint;
        }

        public bool Collides(Vector3 point)
        {
            if (point.X < Min.X
                || point.X > Max.X
                || point.Y < Min.Y
                || point.Y > Max.Y
                || point.Z < Min.Z
                || point.Z > Max.Z)
            {
                return false;
            }
            if (point.X == Min.X
                || point.X == Max.X
                || point.Y == Min.Y
                || point.Y == Max.Y
                || point.Z == Min.Z
                || point.Z == Max.Z)
            {
                return true;
            }
            return true;
        }

        public ContainmentType Contains(Vector3 point)
        {
            ContainmentType result;
            if (point.X < Min.X
                || point.X > Max.X
                || point.Y < Min.Y
                || point.Y > Max.Y
                || point.Z < Min.Z
                || point.Z > Max.Z)
            {
                result = ContainmentType.Disjoint;
            }
            else if (point.X == Min.X
                     || point.X == Max.X
                     || point.Y == Min.Y
                     || point.Y == Max.Y
                     || point.Z == Min.Z
                     || point.Z == Max.Z)
            {
                result = ContainmentType.Intersects;
            }
            else
            {
                result = ContainmentType.Contains;
            }
            return result;
        }

        public bool Equals(BoundingBox other)
        {
            return (Min == other.Min) && (Max == other.Max);
        }

        public override bool Equals(object obj)
        {
            return (obj is BoundingBox) && Equals((BoundingBox)obj);
        }

        public Vector3[] GetCorners()
        {
            return new[] {
                new Vector3(Min.X, Max.Y, Max.Z),
                new Vector3(Max.X, Max.Y, Max.Z),
                new Vector3(Max.X, Min.Y, Max.Z),
                new Vector3(Min.X, Min.Y, Max.Z),
                new Vector3(Min.X, Max.Y, Min.Z),
                new Vector3(Max.X, Max.Y, Min.Z),
                new Vector3(Max.X, Min.Y, Min.Z),
                new Vector3(Min.X, Min.Y, Min.Z)
            };
        }

        public override int GetHashCode()
        {
            return Min.GetHashCode() + Max.GetHashCode();
        }

        public bool Intersects(BoundingBox box)
        {
            if ((Max.X >= box.Min.X) && (Min.X <= box.Max.X))
            {
                if ((Max.Y < box.Min.Y) || (Min.Y > box.Max.Y))
                {
                    return false;
                }
                return (Max.Z >= box.Min.Z) && (Min.Z <= box.Max.Z);
            }
            return false;
        }

        public bool Intersects(BoundingFrustum frustum)
        {
            return frustum.Intersects(this);
        }

        public bool Intersects(BoundingSphere sphere)
        {
            if (sphere.Center.X - Min.X > sphere.Radius
                && sphere.Center.Y - Min.Y > sphere.Radius
                && sphere.Center.Z - Min.Z > sphere.Radius
                && Max.X - sphere.Center.X > sphere.Radius
                && Max.Y - sphere.Center.Y > sphere.Radius
                && Max.Z - sphere.Center.Z > sphere.Radius)
            {
                return true;
            }
            double dmin = 0;
            if (sphere.Center.X - Min.X <= sphere.Radius)
            {
                dmin += (sphere.Center.X - Min.X) * (sphere.Center.X - Min.X);
            }
            else if (Max.X - sphere.Center.X <= sphere.Radius)
            {
                dmin += (sphere.Center.X - Max.X) * (sphere.Center.X - Max.X);
            }
            if (sphere.Center.Y - Min.Y <= sphere.Radius)
            {
                dmin += (sphere.Center.Y - Min.Y) * (sphere.Center.Y - Min.Y);
            }
            else if (Max.Y - sphere.Center.Y <= sphere.Radius)
            {
                dmin += (sphere.Center.Y - Max.Y) * (sphere.Center.Y - Max.Y);
            }
            if (sphere.Center.Z - Min.Z <= sphere.Radius)
            {
                dmin += (sphere.Center.Z - Min.Z) * (sphere.Center.Z - Min.Z);
            }
            else if (Max.Z - sphere.Center.Z <= sphere.Radius)
            {
                dmin += (sphere.Center.Z - Max.Z) * (sphere.Center.Z - Max.Z);
            }
            return dmin <= sphere.Radius * sphere.Radius;
        }

        public PlaneIntersectionType Intersects(Plane plane)
        {
            Vector3 positiveVertex;
            Vector3 negativeVertex;
            if (plane.Normal.X >= 0)
            {
                positiveVertex.X = Max.X;
                negativeVertex.X = Min.X;
            }
            else
            {
                positiveVertex.X = Min.X;
                negativeVertex.X = Max.X;
            }
            if (plane.Normal.Y >= 0)
            {
                positiveVertex.Y = Max.Y;
                negativeVertex.Y = Min.Y;
            }
            else
            {
                positiveVertex.Y = Min.Y;
                negativeVertex.Y = Max.Y;
            }
            if (plane.Normal.Z >= 0)
            {
                positiveVertex.Z = Max.Z;
                negativeVertex.Z = Min.Z;
            }
            else
            {
                positiveVertex.Z = Min.Z;
                negativeVertex.Z = Max.Z;
            }
            float distance = plane.Normal.X * negativeVertex.X + plane.Normal.Y * negativeVertex.Y + plane.Normal.Z * negativeVertex.Z + plane.D;
            if (distance > 0)
            {
                return PlaneIntersectionType.Front;
            }
            distance = plane.Normal.X * positiveVertex.X + plane.Normal.Y * positiveVertex.Y + plane.Normal.Z * positiveVertex.Z + plane.D;
            if (distance < 0)
            {
                return PlaneIntersectionType.Back;
            }
            return PlaneIntersectionType.Intersecting;
        }

        public float? Intersects(Ray ray)
        {
            return ray.Intersects(this);
        }

        public static bool operator ==(BoundingBox a, BoundingBox b)
        {
            return a.Equals(b);
        }

        public static bool operator !=(BoundingBox a, BoundingBox b)
        {
            return !a.Equals(b);
        }

        public override string ToString()
        {
            return "{{Min:" + Min + " Max:" + Max + "}}";
        }

        public void DrawImmediate()
        {
            GL.Begin(PrimitiveType.LineLoop);
            GL.Vertex3(Max.X, Max.Y, Min.Z);
            GL.Vertex3(Min.X, Max.Y, Min.Z);
            GL.Vertex3(Min.X, Min.Y, Min.Z);
            GL.Vertex3(Max.X, Min.Y, Min.Z);
            GL.End();
            GL.Begin(PrimitiveType.LineLoop);
            GL.Vertex3(Max.X, Min.Y, Max.Z);
            GL.Vertex3(Max.X, Max.Y, Max.Z);
            GL.Vertex3(Min.X, Max.Y, Max.Z);
            GL.Vertex3(Min.X, Min.Y, Max.Z);
            GL.End();
            GL.Begin(PrimitiveType.LineLoop);
            GL.Vertex3(Max.X, Max.Y, Min.Z);
            GL.Vertex3(Max.X, Max.Y, Max.Z);
            GL.Vertex3(Min.X, Max.Y, Max.Z);
            GL.Vertex3(Min.X, Max.Y, Min.Z);
            GL.End();
            GL.Begin(PrimitiveType.LineLoop);
            GL.Vertex3(Max.X, Min.Y, Max.Z);
            GL.Vertex3(Min.X, Min.Y, Max.Z);
            GL.Vertex3(Min.X, Min.Y, Min.Z);
            GL.Vertex3(Max.X, Min.Y, Min.Z);
            GL.End();
        }
    }
}

Wystarczy usunąć inne metody typu Bounding.

Krythic
źródło

3

Nie wygląda mi to na OOB, ale na AABB, który nie wydaje się być tym, czego szukał OP?

Tyyppi_77

@ Tyyppi_77 Tytuł pytania brzmi „Najszybszy algorytm ramki ograniczającej”. To jest problem z dwuznacznymi pytaniami.

Krythic

3

Ciało pytań wydaje się dość wyraźnie wskazywać, że OP pyta o OOB: „Chcę tylko móc wykonać OBB”.

Tyyppi_77

-2

Molly Rocket jest na zawsze twoim przyjacielem.

http://mollyrocket.com/849

Ale wygląda na to, że źle rozumiesz ogólne zastosowanie obwiedni. Tak naprawdę nie używasz go do fizycznego systemu zderzeń. Zwłaszcza, gdy może być okropnie nieefektywne dla tego rodzaju zastosowania.

Być może myślisz o zapytaniu kolizyjnym Graph Scene? Gdy sprawdzisz, czy obiekt wchodzi do QuadTree lub Octree, i szybko przebudujesz wykres.

bimber Theleocat
źródło

Przepraszam, jeśli zostałem źle zrozumiany. Myślałem o zderzeniu, ponieważ każda kość na siatce miała obwiednię, która poruszałaby się wraz z matrycą kości. Na przykład: link . Wydaje się, że jest to szybsze niż konieczność zderzenia trimesh, szczególnie jeśli siatka będzie miała animację szkieletową. Nie zamierzałem mieć złożonej fizyki, tylko proste wywołania kolizji, aby powiadomić o kolizji między siatkami.

andrew3ds

1

Twoja odpowiedź w dużej mierze zależy od linku zewnętrznego. Sugeruję, aby zaktualizować odpowiedź, aby zawierała tutaj odpowiednie informacje na wypadek, gdyby pewnego dnia link przestał działać.

MichaelHouse

O. Hit box jest tym, czego chciałeś. Pola trafień niekoniecznie są drzewami, ale też nie są AAB. Są to w zasadzie niewidoczne siatki kolizyjne przymocowane do kości. Biblioteka fizyki, której używałeś wcześniej, może z łatwością ci w tym pomóc. Ale tak, GTK nadal może działać dość dobrze w tego rodzaju systemie. Zwłaszcza jeśli chcesz wiedzieć, co się stało.

moonshineTheleocat

Najszybsze wykrywanie kolizji 3D między dwoma zorientowanymi ramkami ograniczającymi (OBB)

Odpowiedzi: