Detecção de colisão 3D mais rápida entre duas caixas delimitadoras orientadas (OBBs)

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Estou no ponto do meu jogo em que preciso adicionar um sistema de colisão. Eu tentei o jBullet e, embora funcionasse, não era o que estava procurando. Eu só quero uma maneira simples de testar se duas árvores de caixa delimitadora orientada (OBB) estão colidindo.

Eu ia fazer colisão usando a árvore. Faça um AABB para fase larga, se isso passar no teste, se cada OBB na árvore colidir com a outra árvore.

Encontrei algumas coisas na internet, mas não conseguia entendê-las completamente. O que estou pedindo é um site ou recurso que explique bem as colisões OBB 3D?

Aprendi que o GJK é mais rápido que o SAT e parece ser capaz de me dizer até que ponto as caixas se penetram. Encontrei algumas coisas de GJK, mas elas não eram caixas; em vez disso, coisas mais complexas e confusas.

Eu só quero poder fazer um OBB a partir de 3 vetores: centro, tamanho e rotação de cada eixo. Em seguida, seja capaz de testar colisões com elas. Agradecemos antecipadamente por qualquer coisa que você postar.

java collision-detection lwjgl andrew3ds
fonte
Tem certeza de que precisa de caixas delimitadoras? Se você tem uma árvore de ossos e tem os centros e uma idéia aproximada do volume de cada osso, as esferas delimitadoras são mais fáceis e muito mais rápidas de implementar.
johnwbyrd

Respostas:

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Eu vi o link no seu comentário que mostrava o personagem com os OBBs que foram denunciados ao redor da malha. Às vezes, isso pode ser feito com esferas delimitadoras e, em seguida, não há problemas de orientação e um teste de esfera geralmente é mais rápido.

Seu personagem, se mostrar as estruturas delimitadoras como no seu link, pareceria mais com o homem da Michelin .

Steve H
fonte
0

Aqui está um exemplo de trabalho real de um AABB, diretamente do meu mecanismo de jogo:

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();
        }
    }
}

Apenas remova os outros métodos do tipo Limite.

Krythic
fonte
3
Isso não parece um OOB para mim, mas um AABB, que não parece ser o que o OP estava procurando?
Tyyppi_77
@ Tyyppi_77 O título da pergunta é "Algoritmo da caixa delimitadora mais rápida". Esse é o problema com perguntas ambíguas.
Krythic
3
O corpo da pergunta parece indicar claramente que o OP está perguntando sobre OOBs: "Eu só quero poder fazer um OBB".
Tyyppi_77
-2

Molly Rocket é para sempre sua amiga.

http://mollyrocket.com/849

Mas parece que você está entendendo mal o uso geral de uma caixa delimitadora. Você realmente não o usa para um sistema de colisão física. Especialmente quando pode ser terrivelmente ineficiente para esse tipo de uso.

Talvez você esteja pensando em uma consulta de colisão de um Gráfico de cena? Onde você verifica se um objeto está entrando em um QuadTree ou Octree, e você reconstrói rapidamente seu gráfico.

moonshineTheleocat
fonte
Desculpe se fui mal interpretado. A maneira como eu pensava em colisão era fazer com que cada osso da malha tivesse uma caixa delimitadora, que se movesse junto com a matriz do osso. Por exemplo: link . Parece ser mais rápido do que ter que fazer uma colisão trimesh, especialmente se a malha tiver animação esquelética. Eu não ia ter física complexa, apenas simples retornos de chamada de colisão para notificar sobre uma colisão entre malhas.
precisa saber é o seguinte
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Sua resposta depende muito de um link externo. Sugiro que você atualize a resposta para incluir as informações relevantes aqui, caso o link seja desativado algum dia.
MichaelHouse
Oh. Uma caixa de sucesso é o que você queria. As caixas de ocorrências não são necessariamente árvores e também não são realmente AABs. São basicamente malhas de colisão invisíveis ligadas aos ossos. A biblioteca de física que você usou anteriormente também pode ajudá-lo a fazer isso facilmente. Mas sim, o GTK ainda pode funcionar bastante bem nesse tipo de sistema. Especialmente se você quiser saber o que fez o que.
usar o seguinte código