随笔-38  评论-23  文章-0  trackbacks-0

      关于碰撞检测,始终是物理系统在图形学运用上的一个比较复杂的问题.碰撞检测做的好不好.完全决定一个场景漫游的逼真性.
     这几天,在坐城市汽车仿真处理上,对于驱动汽车运动时候,对于汽车的碰撞检测问题困扰了我相当的久.始终没能做到很好.这当中我现在使用的汽车包围体对场景进行求交测试时候,用到了OSG中PolytopeIntersector.
     对于一个Polytope 应当是多个平面组成的一个空间区域,对于OSG求交器当中,这个多面体各个平面的正面必须都是属于这个区域内的? 怎么解释呢.平面的法线应当是指向该空间区域内部.比如说一个四面体.其内部的四个面应当是正面(法线朝向的方向那个面.) 这是多面体求交器使用的一个关键.(这在之后的代码解读当中会一并解释).

     对于OSG场景求交测试,是必然要用到访问器的(Vistor.这个应当在在另辟一篇文章才能详述清楚,它的使用原理,因此这里我们暂时先用着.) 对于求交器使用到的访问器(Vistor)应当是交集访问器(IntersectionVistor).

    因此,我们在定义上则应当是如下:

    /** 创建一个多面体求交器*/
    osgUtil::PolytopeIntersector
* pI =new osgUtil::PolytopeIntersector(poly);
    
/** 构造一个交集访问器*/
    osgUtil::IntersectionVisitor iv(pI);
    对于求交集 则应当对于场景根节点做请求访问的操作..这当中可能需要避开自身节点等一些不必要的节点等.
    /** 设置避开自身节点*/
    _model
->setNodeMask(0x0);
    
/** 根节点请求访问操作*/
    root
->accept(iv);
    
/** 恢复自身节点的NodeMask*/
    _model
->setNodeMask(0xffffffff);

     对于setNodeMask()避开节点等.我想应当在Vistor中在详述..
     再对于访问操作之后,我们就可以获得所返回的交集了.
    
    if(pI->containsIntersections())
    
{
        typedef osgUtil::PolytopeIntersector::Intersections inters;
        
for(inters::iterator it=pI->getIntersections().begin();\
            it
!=pI->getIntersections().end();it++)
            
/** ……*/
    }

     固然,这些只是相对于简单的操作.而我们是想要深入到了解在root->accept(iv)之后到底做了什么事情?它到底如何求得了我们想要的数据? 那现在开始我们的代码解读之旅……当然这其中,我想有必要略去一些关系到Vistor的内容.因为这些详述起来,不是简短的能够说的清楚...

     现在我们定位到: osgUtil/IntersectionVisitor.cpp 第226行:
     

apply(osg::Geode& geode)

 

    因为geode是叶子节点,最后肯定都会请求到它,并访问..其中的代码我们将能够非常直观的看出它将要干嘛?
对于geode下的所有可绘制图元进行求交.因此我们现在将转到 intersect函数

    定位到: include/osgUtil/IntersectionVisitor.h 第245行:
   

intersect


    关于_intersectorStack 是个求交器的集合,我们在构造的时候将PolytopeIntersector传入后将会被加入到这个集合当中..因此 这将会回到PolytopeIntersector中的intersect函数..因此,我们又得重新打开polytope那个文件咯..
    定位到 osgUtil/PolyIntersector.cpp 第547行..
   

 

PolytopeIntersector::intersect


     我们可以看到再用 PolytopePrimitiveIntersector 构造了一个func 后(并设置多面体,和参考平面) 对于drawable进行访问操作?似乎又回到vistor...? 其实这个只是类似的操作,但还算不上vistor..暂时当作类似的对待吧..虽然Vistor模式在OSG中的运用非常的多..而且几乎处处都会用到..这个时候我们将要进入一个关键时刻,因为我们知道.在osg中drawable里头已经是最后的顶点等所有数据存放的地方.drawable其实只是个抽象类.这里我只会简单的通过它的一个特例:Geometry 来讲述这一段内容..
所以现在  我们将定位在osg/Geometry.cpp 第2199行:
     

void Geometry::accept(PrimitiveFunctor& functor) const

      对于这个操作,我们暂时只看不存在索引数据的..因为相对于来讲原理总是一样的.后面的只是多了一些步骤将顶点数据取出..好了.我们回到正题.
       functor.setVecterArray() 很直观的明白,将顶点数据存到fuctor里.以便于在之后functor操作.
      
      其后最主要的还是在于对于drawable里的每个primitiveset 进行接受fuctor访问操作 (*itr)->accept(functor);
我们知道.primitiveset里头拥有的数据是顶点最后绘制的规则. 相当于我们在OPENGL当中使用glBegin() glEnd()一样指定最后基础图元生成的规则.而我们所要求交集的目的在于获得跟这些基础图元的交集.因此.我们有必要继续往下深究.我们还没有嗅到最终结果,还不能够放弃. 好了 继续..PrimitiveSet又是一个虚类.因此,我们有必要挑个实体类来深究.就选DrawArray吧. DrawArray指定一个MODE,顶点的起始位置,以及参与绘制的顶点的总数目..
MODE 就相当于 GL_LINES GL_TRIANGLES 等等.我们再次回到代码来说吧.
       这次我们将定位在: osg/PrimitiveSet.cpp 第43行:
       很简单...
DrawArrays::accept
        所以最终的结果 都将回到fuctor里头进行交集运算的处理..._mode _first _count 将拥有的规则送往fuctor..

       在追究了这么多之后,我们又需要回到functor里头.这个functor 是什么呢? 还记得我之前说的使用PolytopePrimitiveIntersector 构造了一个func对不? 所有的关键将在那里揭开....最后的结果总还是深藏于原来的最初的起点位置..不过我想还真不枉绕了一圈...
      在我们回到func 之前我们还需要深究下functor.drawArrays() 这个函数到底做了什么? 因为在PolytopePrimitiveIntersector当初我们并未发现有这个函数.PolytopePrimitiveIntersector这个类是在PolytopeIntersector.cpp文件当中定义的.它只有一大堆的operator()操作...因此我们需要回到构造它的那个functor()里头..
现在我将定位到 include/osg/TemplatePrimitiveFunctor.h  第90行..
     
drawArrays(GLenum mode,GLint first,GLsizei count)

        对于此,我们暂时只观看最简单的GL_TRIANGLES ,对于三角形的每三个点将会绘制一个三角形.因此每次只取三个顶点,将它传递给当前构造的func0>operator()处理.这就是为什么 func里头全部是都是operator()操作了..
       我们弄明白这些之后,马上回到PolytopePrimitiveIntersector 最后的结果.令人期待啊...
       PolytopePrimitiveIntersector中的operator()支持很多种类型,.参数的不同,一个点(points)(两个点)lines,三个点(Triangles),四个点(quads)

       最后定位在三角形的处理上: osgUtil/PolytopeIntersector.cpp 第208行.

       这段代码相当的长,但是看起来非常的好理解.这里我也将解释为什么对于多面体在定义的时候法线很重要了?  我想我有必要将这部分代码全部解读清楚..这部分是关键.
void operator()

现在将做最后的代码解读工作 selector_mask 当前操作平面编号的标记 inside_mask 标记三角形在哪些平面的正面?即所说在区域内..对于所有平面,将进行如下操作:
1.  d1 d2 d3 分别求得 ax+by+cz+d < = > 0 
     [ax+by+cz >0 表示点在正面这边,=0 表示点平面上,<0则表示在背面这边] 
     若三个点都在某个平面的背面..那说明这个三角形肯定在这个多面体的区域外.则结束..
     若三个点都在某个平面的正面,则做标记并继续其他平面.
2.  若不是以上两种情况,那分别判断v1v2 v1v3 v2v3这三条线段的与平面的交点.并加入至候选顶点列表当中.

在对所有平面都进行操作之后,需要判断几种情况我们可以考虑?
第一.三角形刚好在多面体内部.
第二.可能这些交点落在其他平面的背面了.
第三 可能三条边与平面是存在交点.但是多面体的组成的闭合区域却刚好穿过三角形内部.这个时候必须对平面的交线与三角形求交点..

所以这三个部分完全概括了上面的代码?是的.我想这个部分并不需要我讲的有多么详细了.很容易理解的.

其后,我还想深究下最后这个交集会存放到哪里去了?我们最终该如何使用获得交集才能够更好被我们所利用?

    addIntersection(_index, _candidates);

    对于每处理一个三角形 _index 都会在开头部分自增..因此 对于Intersections中的每一个交集的点都针对于同一个三角形..(对于别的同理可得?) 也就是说_index表示在primitiveSet当中.这个三角形是第几个三角形.(三角形序号)
    最后,我们再次回到我们最开始进入这么大段篇幅讨论的起始位置吧?还记得否?我们第二个intersect()函数..就是PolytopeIntersector类中的..因为我们最后的结果总会回归到我们需要的地方.所以我们现在得回到那里去取得我们最终获得的数据/.
   
结果如何?

      对于从func中获得的交集.我们将需要将它变成我们所需要的数据.我将一一解释最终我们得到的每个数据的含义:
     hit.distance // 表示从当前这个交集的所有顶点的中心点到参考平面的距离.
     hit.primitiveIndex //表示之前我们说的这个图元在PrimitiveSet中的序号.
     hit.nodepath  //表示这个从根结点到当前这个geode的路径..因为我们知道在vistor中我们有pushNodepath() popNodePath()来保存这个路径操作..所以这个路径是从vistor中获得的.
     hit.drawable //当然是我们保存着当前这个交集是对于哪个drawable.
     hit.matrix   //表示当前这个drawable应当在世界坐标系的变换矩阵.我们可以使用point*matrix 来得到获得点在世界坐标系下的位置..
     hit.localIntersecotPoint  //表示所有交点的中心点.
     hit.intersectorPoint //所有交点的一个数组..目前最多的顶点个数应该是6..  enum { MaxNumIntesectionPoints=6 };
     hit.numintersectorPoint // 所有顶点的个数..

我想这个解读过程到此应当结束了...继续学习ING.....


posted on 2009-08-02 15:03 米游 阅读(3740) 评论(1)  编辑 收藏 引用 所属分类: OpenGL/OSG

评论:
# re: OSG 碰撞检测之多面体求交器代码解读(PloytopeIntersector) 2018-05-03 14:49 | 卢江
你好,能不能分享一下你写的这个碰撞检测,多面体求交的源码呀?我最近在写这个碰撞检测的代码上碰到好多问题,希望能参考一下你的代码,不胜感激!(我的邮箱:313741269@qq.com)  回复  更多评论
  

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