OSG 碰撞检测之多面体求交器代码解读(PloytopeIntersector)
来源:互联网 发布:波士顿矩阵图案例 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 06:48
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:
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);
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.
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++)
/**//** ……*/
}
{
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:
现在我们定位到: osgUtil/IntersectionVisitor.cpp 第226行:
void IntersectionVisitor::apply(osg::Geode& geode)
{
// osg::notify(osg::NOTICE)<<"apply(Geode&)"<<std::endl;
{
// osg::notify(osg::NOTICE)<<"apply(Geode&)"<<std::endl;
if (!enter(geode)) return;
// osg::notify(osg::NOTICE)<<"inside apply(Geode&)"<<std::endl;
for(unsigned int i=0; i<geode.getNumDrawables(); ++i)
{
intersect( geode.getDrawable(i) );
}
{
intersect( geode.getDrawable(i) );
}
leave();
}
}
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:
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:
inline void intersect(osg::Drawable* drawable) { _intersectorStack.back()->intersect(*this, drawable); }
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..
定位到 osgUtil/PolyIntersector.cpp 第547行..
void PolytopeIntersector::intersect(osgUtil::IntersectionVisitor& iv, osg::Drawable* drawable)
{
/**//** 之上部分省略……*/
osg::TemplatePrimitiveFunctor<PolytopeIntersectorUtils::PolytopePrimitiveIntersector> func;
func.setPolytope( _polytope, _referencePlane );
func.setDimensionMask( _dimensionMask );
drawable->accept(func);
/**//** 之下部分省略……*/
}
{
/**//** 之上部分省略……*/
osg::TemplatePrimitiveFunctor<PolytopeIntersectorUtils::PolytopePrimitiveIntersector> func;
func.setPolytope( _polytope, _referencePlane );
func.setDimensionMask( _dimensionMask );
drawable->accept(func);
/**//** 之下部分省略……*/
}
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:
所以现在 我们将定位在osg/Geometry.cpp 第2199行:
void Geometry::accept(PrimitiveFunctor& functor) const
{
if (!_vertexData.array.valid() || _vertexData.array->getNumElements()==0) return;
{
if (!_vertexData.array.valid() || _vertexData.array->getNumElements()==0) return;
if (!_vertexData.indices.valid())
{
switch(_vertexData.array->getType())
{
/** 部分省略……*/
case(Array::Vec3ArrayType):
functor.setVertexArray(_vertexData.array->getNumElements(),static_cast<const Vec3*>(_vertexData.array->getDataPointer()));
/** 部分省略……*/
}
for(PrimitiveSetList::const_iterator itr=_primitives.begin();
itr!=_primitives.end();
++itr)
{
(*itr)->accept(functor);
}
}
/** 后面对于存在索引数组的暂时省略……*/
}
{
switch(_vertexData.array->getType())
{
/** 部分省略……*/
case(Array::Vec3ArrayType):
functor.setVertexArray(_vertexData.array->getNumElements(),static_cast<const Vec3*>(_vertexData.array->getDataPointer()));
/** 部分省略……*/
}
for(PrimitiveSetList::const_iterator itr=_primitives.begin();
itr!=_primitives.end();
++itr)
{
(*itr)->accept(functor);
}
}
/** 后面对于存在索引数组的暂时省略……*/
}
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.
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.
后续(下篇)
续上:
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
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
void DrawArrays::accept(PrimitiveFunctor& functor) const
{
functor.drawArrays(_mode,_first,_count);
}
{
functor.drawArrays(_mode,_first,_count);
}
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..
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..
virtual void drawArrays(GLenum mode,GLint first,GLsizei count)
{
if (_vertexArrayPtr==0 || count==0) return;
{
if (_vertexArrayPtr==0 || count==0) return;
switch(mode)
{
case(GL_TRIANGLES): {
const Vec3* vlast = &_vertexArrayPtr[first+count];
for(const Vec3* vptr=&_vertexArrayPtr[first];vptr<vlast;vptr+=3)
this->operator()(*(vptr),*(vptr+1),*(vptr+2),_treatVertexDataAsTemporary);
break;
}
/** *//** 后面的其他省略…… */
}
{
case(GL_TRIANGLES): {
const Vec3* vlast = &_vertexArrayPtr[first+count];
for(const Vec3* vptr=&_vertexArrayPtr[first];vptr<vlast;vptr+=3)
this->operator()(*(vptr),*(vptr+1),*(vptr+2),_treatVertexDataAsTemporary);
break;
}
/** *//** 后面的其他省略…… */
}
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.
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()(const Vec3_type v1, const Vec3_type v2, const Vec3_type v3, bool treatVertexDataAsTemporary)
{
/** 代码很长 省略 请自行观看源码*/
}
{
/** 代码很长 省略 请自行观看源码*/
}
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?
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?
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?
for(PolytopeIntersectorUtils::Intersections::const_iterator it=func.intersections.begin();
it!=func.intersections.end();
++it)
{
const PolytopeIntersectorUtils::PolytopeIntersection& intersection = *it;
it!=func.intersections.end();
++it)
{
const PolytopeIntersectorUtils::PolytopeIntersection& intersection = *it;
Intersection hit;
hit.distance = intersection._distance;
hit.maxDistance = intersection._maxDistance;
hit.primitiveIndex = intersection._index;
hit.nodePath = iv.getNodePath();
hit.drawable = drawable;
hit.matrix = iv.getModelMatrix();
hit.distance = intersection._distance;
hit.maxDistance = intersection._maxDistance;
hit.primitiveIndex = intersection._index;
hit.nodePath = iv.getNodePath();
hit.drawable = drawable;
hit.matrix = iv.getModelMatrix();
osg::Vec3 center;
for (unsigned int i=0; i<intersection._numPoints; ++i)
{
center += intersection._points[i];
}
center /= float(intersection._numPoints);
hit.localIntersectionPoint = center;
for (unsigned int i=0; i<intersection._numPoints; ++i)
{
center += intersection._points[i];
}
center /= float(intersection._numPoints);
hit.localIntersectionPoint = center;
hit.numIntersectionPoints = intersection._numPoints;
std::copy(&intersection._points[0], &intersection._points[intersection._numPoints],
&hit.intersectionPoints[0]);
std::copy(&intersection._points[0], &intersection._points[intersection._numPoints],
&hit.intersectionPoints[0]);
insertIntersection(hit);
}
}
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.....
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