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Quick-Cocos2d-x初学者游戏教程（十一） ------------------ 物体碰撞检测

分类: IT文章 • 2023-12-06 09:57:13

Quick-Cocos2d-x初学者游戏教程（十一）

本章主要讲解物体碰撞检测之间的原理，以及具体的实现方法。

碰撞检测

本游戏使用物理引擎的一个重要目的是为了让碰撞检测更方便，使用物理引擎可以进行精确的碰撞检测，而且执行的效率也很高。

在 Quick 3.3final 版本中，所有事件均有事件派发器统一管理，物理引擎的碰撞事件也不例外。它由 cc.EventListenerPhysicsContact 的实例来监听。

监听事件分类

碰撞监听事件有以下几种：

  • cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_BEGIN
    它是碰撞刚发生时触发的事件，并且在此次碰撞中只会被调用一次。我们可以通过返回 true 或者 false 来决定物体是否发生碰撞。
    需要注意的是，当这个事件的回调函数返回 flase 时，EVENT_PHYSICS_CONTACT_PRESOLVE和EVENT_PHYSICS_CONTACT_POSTSOLVE将不会被触发，但EVENT_PHYSICS_CONTACT_SEPERATE必定会触发。

  • cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_PRESOLVE
    它在碰撞接触后的每帧都会调用。在该事件的回调函数中我们可以计算碰撞处理的一些属性，比如弹力，速度等。同样它可以通过返回 true 或者 false 来决定物体是否发生碰撞。

  • cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_POSTSOLVE
    发生在碰撞计算完毕的每个步骤（帧），你可以在此做一些碰撞的后续处理，比如安全的移除某个物体等。

  • cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_SEPERATE
    发生在碰撞结束两物体分离时，同样只会被调用一次。

下面我们来看看添加碰撞监听的代码，如下所示：

local contactListener = cc.EventListenerPhysicsContact:create()   -- 1
contactListener:registerScriptHandler(onContactBegin, cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_BEGIN)     -- 2
contactListener:registerScriptHandler(onContactSeperate, cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_SEPERATE)   -- 3
local eventDispatcher = cc.Director:getInstance():getEventDispatcher()   -- 4
eventDispatcher:addEventListenerWithFixedPriority(contactListener, 1)    -- 5
  1. 创建物体碰撞检测事件监听器对象（contactListener）；
  2. 设置监听器的碰撞开始函数 onContactBegin；
  3. 设置监听器的碰撞分离函数 onContactSeperate；
  4. 监听器设置完毕，需要把它加入到引擎导演的事件分发器中。所以这里获取游戏的事件分发器（eventDispatcher）；
  5. 将检测事件监听器（contactListener）添加到事件分发器（eventDispatcher）中，这样就可以触发碰撞检测事件。addEventListenerWithFixedPriority 方法是指定固定的事件优先级注册监听器，事件优先级决定事件响应的优先级别，值越小优先级越高。

掩码属性

在讲解 onContactBegin 和 onContactSeperate 函数之前，这里我们需要清楚地一点。即在默认情况下，物理引擎中的物体是不会触发碰撞回调事件的。也就是说，上面代码中的 onContactBegin 和 onContactSeperate 方法永远都不会调用到。

为什么啦？ O(∩_∩)O~呵呵，咱不卖关子。因为每个 cc.PhysicsBody 都具有三个掩码属性，两个刚体能不能碰撞，能不能发送接触事件信息，都依靠于这三个参数的值。

所以，为了更好地解决刚才遇到的问题，下面我们先来了解下刚体的这三个 mask 属性。

  • CategoryBitmask：32位整型，刚体的类别掩码。它定义了一个物体所属类别，每一个物体在场景中都能被分配到多达32位不同的类别。默认值为0xFFFFFFFF。

  • ContactTestBitmask：32位整型，刚体的接触测试掩码。当两个物体接触时，用一个物体的类别掩码与另一个物体的接触测试掩码做“逻辑与”运行，如果结果为非零值，引擎才会新建 PhysicsContact 对象，发送碰撞事件。那么才发送碰撞事件消息。
    ContactTestBitmask 的设计是为了优化性能，并不是所有物体之间的碰撞我们都关心，所有这个 ContactTestBitmask 的默认值为0x00000000。

  • CollisionBitmask：32位整型，刚体的碰撞掩码。当两个物体接触后，用一个物体的碰撞掩码与另一个物体的类别掩码执行“逻辑与”运算，如果结果为非零值，那么该物体能够对另一个物体的碰撞发生反应。这里的“碰撞反应”会表现为一个物体受到另外物体的碰撞，而改变运动方向。默认值为0xFFFFFFFF。

总结：

  1. CategoryBitmask 是其它两个掩码比较的基础。
  2. CategoryBitmask & ContactTestBitmask 决定是否发送事件消息。
  3. CategoryBitmask & CollisionBitmask 决定是否产生刚体反弹效果。
  4. ContactTestBitmask 和 CollisionBitmask 互相之间没有联系。

注：每个 mask 都有对应的 get 和 set 接口来获取或者修改mask。
另外，发生碰撞和发送事件消息是不同的概念，前者是直观地一种表现-碰撞反弹，后者是一种消息机制，就是说是否调用碰撞事件的回调函数。

回到我们的游戏，根据需求我们配置了一份各类 Node 的掩码属性表，如下所示：

节点 类别掩码 接触测试掩码 碰撞掩码
玩家：Player 0111 1111 1001
心心：Heart 0001 0100 0001
鸟：Bird 0010 0010 1000
飞艇：Airship 0100 0100 1000
地面 1000 0001 0011
天界 1000 0000 0001

首先，以玩家和心心为例，我们希望它们发生碰撞，并希望发送事件消息。所以，玩家的类别掩码0111 逻辑&与 心心的碰撞掩码0001结果为0001（不为0），发生碰撞；且玩家的类别掩码0111 逻辑&与 心心的接触测试掩码0100结果为0100（不为0），发送事件消息。反之，心心的类别掩码0001 & 玩家的碰撞掩码1001结果为0001（不为0），发生碰撞；且心心的类别掩码0001 逻辑&与 玩家的接触测试掩码1111结果为0001（不为0），发送事件消息。所以，玩家和心心两个物体相互接触时，它们会发生碰撞反弹，同时会发出事件消息。

我们再举一例，这次以玩家和鸟为例，我们希望它们不发生碰撞，但希望发送事件消息。所以，玩家的类别掩码0111 逻辑&与 鸟的碰撞掩码1000结果为0000（为0），不发生碰撞；且玩家的类别掩码0111 逻辑&与 鸟的接触测试掩码0010结果为0010（不为0），发送事件消息。反之，鸟的类别掩码0010 & 玩家的碰撞掩码1001结果为0000（为0），不发生碰撞；且鸟的类别掩码0010 逻辑&与 玩家的接触测试掩码1111结果为0010（不为0），发送事件消息。所以，玩家和鸟两个物体相互接触时，它们不发生碰撞反弹，但会发出事件消息。

设置属性

为了更方便碰撞检测，我们给各个节点设置一个标签。标签的定义我们可以放在 config.lua 文件中。定义如下所示：

GROUND_TAG   = 1
HEART_TAG    = 2
BIRD_TAG     = 3
AIRSHIP_TAG  = 4
PLAYER_TAG   = 5

根据以上的掩码属性和标签属性，我们在游戏项目中要设置好这些属性，如对于 Player，我们要在绑定刚体的地方加上如下的一段代码，即 Player:ctor()方法中：

body:setCategoryBitmask(0x0111)
body:setContactTestBitmask(0x1111)
body:setCollisionBitmask(0x1001)

self:setTag(PLAYER_TAG)

其他节点同理，这里就不一一添加了。

碰撞实现

下面我们给出碰撞检测的整段函数，程序中我们把它封装在了 addCollision 方法中，如下所示：

function GameScene:addCollision()

    local function contactLogic(node)  
        -- 4              
        if node:getTag() == HEART_TAG then
            -- 给玩家增加血量，并添加心心消除特效，下章会加上
            node:removeFromParent()
        -- 5
        elseif node:getTag() == GROUND_TAG then
            -- 减少玩家20点血量，并添加玩家受伤动画，下章会加上

        elseif node:getTag() == AIRSHIP_TAG then
            -- 减少玩家10点血量，并添加玩家受伤动画

        elseif node:getTag() == BIRD_TAG then
            -- 减少玩家5点血量，并添加玩家受伤动画
        end
    end

    local function onContactBegin(contact)   -- 1
        -- 2
        local a = contact:getShapeA():getBody():getNode()  
        local b = contact:getShapeB():getBody():getNode()
        -- 3
        contactLogic(a)
        contactLogic(b)

        return true
    end

    local function onContactSeperate(contact)   -- 6
        -- 在这里检测当玩家的血量减少是否为0，游戏是否结束。
    end

    local contactListener = cc.EventListenerPhysicsContact:create()
    contactListener:registerScriptHandler(onContactBegin, cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_BEGIN)
    contactListener:registerScriptHandler(onContactSeperate, cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_SEPERATE)
    local eventDispatcher = cc.Director:getInstance():getEventDispatcher()
    eventDispatcher:addEventListenerWithFixedPriority(contactListener, 1)
end

之前提到过的 onContactBegin 和 onContactSeperate 函数我们都写在了 addCollision 方法中，而 contactLogic(node) 方法则是碰撞检测的逻辑函数。

下面我们依次来看看这些代码，请顺着编号的顺序来看：

  1. onContactBegin 方法是碰撞开始时触发的回调函数。只有当场景中两个碰撞的物体的CategoryBitmask & ContactTestBitmask 不为0时才调用。
  2. 获取发生了碰撞的两个节点。
  3. 调用 contactLogic 方法检测碰撞逻辑。因为两个物体发生碰撞时，可能是A碰了B，也可能是B来碰了A，所以这里我们调用了两次 contactLogic 方法。
  4. 在 contactLogic 方法中，当被检测节点的标签为 HEART_TAG，即心心时，我们将在这里给玩家增加血量，添加心心消除特效，并且从屏幕中移除被撞的心心。
  5. 当被检测节点的标签为地面（GROUND_TAG）、飞艇（AIRSHIP_TAG）、鸟（BIRD_TAG）时，减少玩家相应地血量，并添加玩家受伤动画。其中给玩家增加血量，添加心心消除特效等我们下章再讲。
  6. onContactSeperate 方法是碰撞分离时触发的方法，在这里检测当玩家的血量减少是否为0，游戏是否结束。

在 GameScene 的 ctor 中调用 addCollision 方法后，你就可以实现碰撞检测了，此时只有玩家与心心碰上了才有反应。

本章说了太多细节，所以由于篇幅的原因，本章就此结束，咱们下章继续。

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