Schnellste 3D-Kollisionserkennung zwischen zwei orientierten Begrenzungsrahmen (OBBs)

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Ich bin an dem Punkt in meinem Spiel, an dem ich ein Kollisionssystem hinzufügen muss. Ich habe es mit jBullet versucht, und obwohl es funktioniert hat, war es nicht das, wonach ich gesucht habe. Ich möchte nur auf einfache Weise testen, ob zwei OBB-Bäume (Oriented Bounding Box) kollidieren.

Ich wollte mit dem Baum kollidieren. Erstellen Sie einen AABB für die Breitphase. Wenn dies erfolgreich ist, testen Sie, ob jeder OBB im Baum mit dem anderen Baum kollidiert.

Ich habe ein paar Dinge im Internet gefunden, aber ich konnte sie nicht vollständig verstehen. Was ich verlange, ist eine Website oder Ressource, die 3D-OBB-Kollisionen gut erklärt?

Ich habe gelernt, dass GJK schneller als SAT ist, und es scheint mir zu sagen, wie weit die Boxen ineinander eindringen. Ich habe ein paar GJK-Sachen gefunden, aber es waren keine Kisten; stattdessen komplexere und verwirrendere Dinge.

Ich möchte nur in der Lage sein, einen OBB aus 3 Vektoren zu erstellen: Mittelpunkt, Größe und Drehung jeder Achse. Dann können Sie Kollisionen mit diesen testen. Vielen Dank im Voraus für alles, was Sie posten.

java collision-detection lwjgl andrew3ds
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Bist du sicher, dass du Begrenzungsrahmen brauchst? Wenn Sie einen Knochenbaum haben und die Zentren und eine grobe Vorstellung vom Volumen jedes Knochens haben, sind Begrenzungskugeln einfacher und viel schneller zu implementieren.
Johnwbyrd

Antworten:

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Ich habe den Link in Ihrem Kommentar gesehen, der den Charakter mit den OBBs zeigte, die um das Netz herum angeordnet waren. Manchmal kann dies mit Begrenzungskugeln durchgeführt werden, und dann gibt es keine Orientierungsprobleme, und ein Kugeltest ist normalerweise schneller.

Ihr Charakter würde, wenn Sie die Begrenzungsstrukturen wie in Ihrem Link zeigen, eher wie der Michelin-Mann aussehen .

Steve H.
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Hier ist ein aktuelles Arbeitsbeispiel eines AABB, das direkt von meiner Spiel-Engine stammt:

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();
        }
    }
}

Entfernen Sie einfach die anderen Bounding-Methoden.

Krythic
quelle
3
Das sieht für mich nicht nach einem OOB aus, sondern nach einem AABB, nach dem OP nicht gesucht hat?
Tyyppi_77
@ Tyyppi_77 Der Fragentitel lautet "Fastest Bounding Box Algorithm". Dies ist das Problem bei mehrdeutigen Fragen.
Krythic
3
Der Fragetext scheint ganz klar darauf hinzudeuten, dass OP nach OOBs fragt: "Ich möchte nur in der Lage sein, einen OBB zu erstellen".
Tyyppi_77
-2

Molly Rocket ist für immer deine Freundin.

http://mollyrocket.com/849

Aber es hört sich so an, als würden Sie die allgemeine Verwendung eines Begrenzungsrahmens falsch verstehen. Sie verwenden es nicht wirklich für ein Physikkollisionssystem. Besonders wenn es für diese Art der Verwendung furchtbar ineffizient sein kann.

Vielleicht denken Sie an die Kollisionsabfrage eines Szenendiagramms? Hier überprüfen Sie, ob ein Objekt in einen QuadTree oder einen Octree eingeht, und erstellen Ihr Diagramm schnell neu.

MondscheinTheleocat
quelle
Entschuldigung, wenn ich missverstanden wurde. Die Art und Weise, wie ich über eine Kollision nachdachte, bestand darin, dass jeder Knochen auf dem Netz einen Begrenzungsrahmen hatte, der sich jeweils zusammen mit der Knochenmatrix bewegte. Zum Beispiel: Link . Es scheint schneller zu sein, als eine Trimesh-Kollision durchführen zu müssen, insbesondere wenn das Netz eine Skelettanimation haben soll. Ich würde keine komplexe Physik haben, nur einfache Kollisionsrückrufe, um über eine Kollision zwischen Maschen zu informieren.
Andrew3ds
1
Ihre Antwort hängt stark von einem externen Link ab. Ich schlage vor, dass Sie die Antwort aktualisieren, um die relevanten Informationen hier aufzunehmen, falls der Link eines Tages ausfällt.
MichaelHouse
Oh. Eine Hitbox ist das, was Sie wollten. Trefferfelder sind nicht unbedingt Bäume und auch nicht wirklich AABs. Es handelt sich im Grunde genommen um unsichtbare Kollisionsnetze, die an den Knochen befestigt sind. Die Physikbibliothek, die Sie zuvor verwendet haben, kann Ihnen auch dabei leicht helfen. Aber ja, GTK kann in solchen Systemen immer noch ziemlich gut funktionieren. Vor allem, wenn Sie wissen wollen, was was getan hat.
MoonshineTheleocat