Détection de collision 3D la plus rapide entre deux boîtiers de délimitation orientés (OBB)

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J'en suis au stade de mon jeu où j'ai besoin d'ajouter un système de collision. J'ai essayé jBullet, et même si cela fonctionnait, ce n'était pas ce que je cherchais. Je veux juste un moyen simple de tester si deux arbres de boîte de délimitation orientée (OBB) entrent en collision.

J'allais faire une collision en utilisant l'arbre. Créez un AABB pour la phase large, puis si cela réussit, testez si chaque OBB dans l'arbre entre en collision avec l'autre arbre.

J'ai trouvé quelques choses sur Internet, mais je ne pouvais pas les comprendre complètement. Ce que je demande, c'est un site Web ou une ressource qui explique bien les collisions 3D OBB?

J'ai appris que GJK est plus rapide que SAT, et il semble pouvoir me dire jusqu'où les boîtes se pénètrent. J'ai trouvé des trucs GJK, mais ce n'étaient pas des boîtes; au lieu de cela, des choses plus complexes et déroutantes.

Je veux juste pouvoir faire un OBB à partir de 3 vecteurs: centre, taille et rotation de chaque axe. Vous pourrez ensuite tester les collisions avec ceux-ci. Merci d'avance pour tout ce que vous postez.

java collision-detection lwjgl andrew3ds
la source
Vous êtes sûr d'avoir besoin de boîtes englobantes? Si vous avez un arbre d'os, et que vous avez les centres et une idée approximative du volume de chaque os, les sphères de délimitation sont plus faciles et beaucoup plus rapides à mettre en œuvre.
johnwbyrd

Réponses:

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J'ai vu le lien dans votre commentaire qui montrait le personnage avec les OBB qui étaient alignés autour du maillage. Parfois, cela peut être fait avec des sphères englobantes, puis il n'y a pas de problèmes d'orientation et un test de sphère est généralement plus rapide.

Votre personnage, si vous montrez les structures de délimitation comme dans votre lien ressemblerait plus à l' homme Michelin .

Steve H
la source
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Voici un exemple de travail réel d'un AABB, qui provient directement de mon moteur de jeu:

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();
        }
    }
}

Supprimez simplement les autres méthodes de type Bounding.

Krythic
la source
3
Cela ne ressemble pas à un OOB pour moi, mais à un AABB, qui ne semble pas être ce que OP recherchait?
Tyyppi_77
@ Tyyppi_77 Le titre de la question se lit "Algorithme de boîte de délimitation le plus rapide". C'est le problème des questions ambiguës.
Krythic
3
Le corps de la question semble indiquer très clairement que OP pose des questions sur les OOB: "Je veux juste pouvoir faire un OBB".
Tyyppi_77
-2

Molly Rocket est toujours votre amie.

http://mollyrocket.com/849

Mais il semble que vous compreniez mal l'utilisation générale d'une boîte englobante. Vous ne l'utilisez pas vraiment pour un système de collision physique. Surtout quand il peut être terriblement inefficace pour ce genre d'utilisation.

Vous pensez peut-être à la requête de collision d'un graphique de scène? Où vous vérifiez si un objet entre dans un QuadTree ou un Octree, et vous reconstruisez rapidement votre graphique.

moonshineTheleocat
la source
Désolé si j'ai été mal compris. La façon dont je pensais faire une collision était de faire en sorte que chaque os du maillage ait une boîte englobante, qui se déplacerait chacun avec la matrice de l'os. Par exemple: lien . Cela semble être plus rapide que d'avoir à faire une collision trimesh, surtout si le maillage va avoir une animation squelettique. Je n'allais pas avoir de physique complexe, juste de simples rappels de collision pour signaler une collision entre des mailles.
andrew3ds
1
Votre réponse repose largement sur un lien externe. Je vous suggère de mettre à jour la réponse pour inclure les informations pertinentes ici au cas où le lien tomberait un jour.
MichaelHouse
Oh. Une hit box est ce que vous vouliez. Les zones de hit ne sont pas nécessairement des arbres, et pas vraiment des AAB non plus. Ce sont essentiellement des mailles de collision invisibles attachées aux os. La bibliothèque de physique que vous avez utilisée précédemment peut également vous aider à le faire. Mais oui, GTK peut toujours fonctionner assez bien dans ce genre de système. Surtout si vous voulez savoir ce qui a fait quoi.
moonshineTheleocat