2D平台游戏的碰撞处理

Question

我正在尝试创建一个2D平台游戏（类似马里奥），但在处理碰撞时遇到了一些问题。我使用C++编写此游戏，使用SDL进行输入、图像加载、字体加载等操作。我还使用FreeGLUT库结合SDL使用OpenGL显示图形。

我的碰撞检测方法是AABB （轴对齐边界框），这基本上就是我需要的。我需要一种简单的方法来检测发生碰撞的那一侧，并正确地处理碰撞。所以，如果玩家与平台顶部发生碰撞，则将其重新定位到顶部；如果有侧面碰撞，则将玩家重新定位回对象的侧面；如果底部发生碰撞，则将玩家重新定位到平台下方。

我尝试过很多不同的方法，例如尝试找到渗透深度并向后重新定位玩家。可惜的是，我尝试的所有方法都不能正常工作。玩家的移动变得非常卡顿，而且会在我不想要的时候重新定位玩家。可能部分原因是因为我觉得这是一件非常简单的事情，但我却想复杂了。

如果有人认为他们可以帮助，请查看下面的代码，并在可能的情况下帮我改进。如果可能，我希望避免使用库来处理此问题（因为我想自己学习），或者像SAT（分离轴定理）这样的东西。提前感谢你的帮助！

void world1Level1CollisionDetection()
{
for(int i; i < blocks; i++)
{
    if (de2dCheckCollision(ball,block[i],0.0f,0.0f)==true)
    {
        de2dObj ballPrev;
        ballPrev.coords[0] = ball.coords[0];
        ballPrev.coords[1] = ball.coords[1];
        ballPrev.coords[2] = ball.coords[2];
        ballPrev.coords[3] = ball.coords[3];
        ballPrev.coords[0] -= ball.xspeed;
        ballPrev.coords[1] -= ball.yspeed;
        ballPrev.coords[2] -= ball.xspeed;
        ballPrev.coords[3] -= ball.yspeed;

        int up = 0;
        int left = 0;
        int right = 0;
        int down = 0;

        if (ballPrev.coords[0] < block[i].coords[0] && ballPrev.coords[2] < block[i].coords[0] && (((ball.coords[1] < block[i].coords[1]) || (ball.coords[3] < ball.coords[1]))  || ((ball.coords[1] < block[i].coords[3]) || ball.coords[3] < block[i].coords[3])))
        {
            left = 1;
        }

        if (ballPrev.coords[0] > block[i].coords[2] && ballPrev.coords[2] > block[i].coords[2] && (((ball.coords[1] < block[i].coords[1]) || (ball.coords[3] < ball.coords[1]))  || ((ball.coords[1] < block[i].coords[3]) || (ball.coords[3] < block[i].coords[3]))))
        {
            right = 1;
        }
        if(ballPrev.coords[1] < block[i].coords[1] && block[i].coords[1] < ballPrev.coords[3] && ballPrev.coords[3] < block[i].coords[3])
        {
            up = 1;
        }
        if(block[i].coords[1] < ballPrev.coords[1] && ballPrev.coords[1] < block[i].coords[3] && block[i].coords[3] < ballPrev.coords[3])
        {
            down = 1;
        }

        cout << left << ", " << right << ", " << up << ", " << down << ", " << endl;

        if (left == 1)
        {
            ball.coords[0] = block[i].coords[0] - 18.0f;
            ball.coords[2] = block[i].coords[0] - 2.0f;
        }
        else if (right == 1)
        {
            ball.coords[0] = block[i].coords[2] + 2.0f;
            ball.coords[2] = block[i].coords[2] + 18.0f;
        }
        else if (down == 1)
        {
            ball.coords[1] = block[i].coords[3] + 4.0f;
            ball.coords[3] = block[i].coords[3] + 20.0f;
        }
        else if (up == 1)
        {
            ball.yspeed = 0.0f;
            ball.gravity = 0.0f;
            ball.coords[1] = block[i].coords[1] - 17.0f;
            ball.coords[3] = block[i].coords[1] - 1.0f;
        }
    }
    if (de2dCheckCollision(ball,block[i],0.0f,0.0f)==false)
    {
        ball.gravity = -0.5f;
    }
}
}

为了解释这段代码的含义：

变量blocks基本上是存储块或平台数量的整数。我使用for循环检查所有块，循环当前正在进行的数字由整数i表示。 坐标系可能看起来有点奇怪，因此值得解释。 coords [0]表示对象的x位置（左侧）（在x轴上开始的位置）。 coords [1]表示对象的y位置（顶部）（在y轴上开始的位置）。 coords [2]表示对象的宽度加上coords [0]（右侧）。 coords [3]表示对象的高度加上coords [1]（底部）。 de2dCheckCollision执行AABB碰撞检测。 向上为负y，向下为正y，这在大多数游戏中都是如此。

希望我提供的信息足够帮助你成功。如果我漏掉了什么可能至关重要的内容，请让我知道，我会提供必要的信息。最后，对于任何可以帮助的人，提供代码将非常有帮助并且非常感激。

感谢您的帮助！

编辑2：我已经使用新算法更新了我的代码，该算法检查球在碰撞之前所在的位置。角落案例现在在单个平台上可以正确工作，当我有一堵墙的物体时，我可以正确地沿着它滑动。唯一剩下的问题是当我在地面上时会出现小的抖动效果，球似乎不断上下移动，就像被重力拉扯然后球重新掉进物体里。

编辑：这里是一个URL，尝试显示我遇到的问题类型的图像： http://img8.imageshack.us/img8/4603/collisionproblem.png 如果图片中的解释不太清楚，请问我，我会尽力澄清更多。

- defender-zone

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这个问题可能更适合于gamedev.stackexchange.com，然而...那里的人口似乎在各方面都有所不足。综合考虑后，在这里提问可能更好。 - Sion Sheevok

就算价值不高，平台游戏中的移动代码确实包含了很多手工调整和故障。甚至有一群人反向工程这些代码，制作“工具辅助速通”视频。 - Heatsink

我之前听说过“工具辅助快速通关”。感谢你提醒我平台游戏的移动代码问题。看起来我需要做很多手动调整才能使其正常运行。希望有人能提出一些解决这个问题的想法。 - defender-zone

Answer 1

你的代码中存在一个问题，就是只能检测到这样的情况：

如果圆恰好完全在方块内部，那么你根本不会重新定位。这是一个问题。

你试图将模拟看作连续的，但要记住它是离散的。一般来说，如果你仅查看球的当前状态，你无法知道它与哪一侧发生了碰撞。看看这两种可能性：

首先想到的解决方案是同时查看球的上一个位置，更准确地说，查看其增量向量。看看增量向量是否与墙壁相交。如果是的话，就朝着与增量向量相交的墙壁重新定位到轴对齐方向。

编辑：当我说“增量向量”时，我忘记了您正在移动一个正方形而不是单个点。因此，如果您只查看左上角的增量向量，那将是不够的，因为它可能无法检测到球的某个部分进入了方块。相反，您可以查看所有4个角的增量向量。

- Stefan Monov

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+1 非常感谢您不仅提供了解决方案，还进行了演示。我自己也在尝试中。 - Sion Sheevok

感谢您为我澄清这个问题。我似乎想不出一个合适的算法来检测碰撞发生的哪一侧。我一直认为两种情况都会返回true并引起问题。我是否可以对现有算法进行一些简单的更改，还是必须重写一个新的算法？ - defender-zone

2个案例？你是指我在编辑中提到的4个案例中的其中2个吗？是的，有时候会。好的，假设你检查了4个增量向量并找到了n个交点（如果你穿过整个块，n可以大于4）。诀窍在于n个交点中一个发生得最早。哪一个？嗯，所有4个角落都以相同的速度移动。因此，通过将距离除以速度，您可以获得时间。因此，第一次碰撞发生在最后一帧中位置最接近的交点处。好的，现在您知道碰撞发生的位置，就知道应该沿哪堵墙滑动了。 - Stefan Monov

如果图片中的解释不太清楚，球就不能向左移动超过物体的角落，除非我跳过它。然而，球可以向右移动，但在移动时会重新定位到物体的右侧，这是不必要的。这实际上创建了一个跳跃运动，当我向右移动时，它看起来像球跳过了物体的一半左右。如果这不清楚，请问我，我会尽力澄清。 - defender-zone

@defender-zone：看起来de2dCheckCollision在边缘情况下返回true，其中一个矩形的最高坐标等于另一个矩形的最低坐标。对于这种情况，它应该返回false。 - Stefan Monov