JS/HTML5游戏常用算法之碰撞检测像素检测算法实例详解

2024-07-28 19:53:32

本文实例讲述了JS/HTML5游戏常用算法之碰撞检测像素检测算法。分享给大家供大家参考，具体如下：

使用像素碰撞检测法算是最精确的算法了，当然，带来的代价也是比较明显的，那就是效率上的低下。除非是在极为特殊的情况下，要求使用非常精确的碰撞，否则，一般情况下在游戏中是不建议使用这种算法，特别是在运行效率不太高的HTML5游戏中。

一般来说在使用像素碰撞检测之前会使用AABB矩形包围盒先检测两个精灵是否有碰撞，如果AABB包围盒检测没有碰撞，那一定是没有碰撞到，反之，则不一定，需要进一步进行像素检测。如下图所示，很明显，虽然两个精灵的包围盒发生了碰撞，但两个精灵本身没有发生碰撞，所以在这种精灵的形状极为不规则的情况下，除非使用多边形包围盒，并且需要多边形和精灵的形状极为接近，才能够获取好的效果，而且，别忘了，多边形只适合凸多边形的情况。

这样，我们就只能采用像素检测算法达到精确检测的目的。接下来，先来看看像素碰撞的原理，首先，我们知道所有的精灵都是由像素点组成，而在canvas的像素数据中每个点都是由RGBA四个数据组成。如果某个点的A（alpha值，透明度）为0则表示该点是透明的，比如在图6-19中两个精灵的空白部分的点的A值为0。如果两个精灵发生碰撞，则表示两个精灵有像素点发生了重叠，即两个精灵的像素点坐标相同，如下图所示。

根据这个原理，基本上我们可以采取以下步骤来进行检测。

（1）选择需要检测的两个精灵。

（2）先检测两个精灵是否发生包围盒碰撞，如果没有则退出，否则获取两个矩形的相交区域，并继续。

（3）把一个精灵绘制到和游戏屏幕等大的空白的后台缓冲区中，获取缓冲区中在相交区域的像素数据。

（4）清除后台缓冲区。

（5）对另一个精灵进行步骤3的操作。

（6）得到两个精灵在同一个相交矩形的像素数据后，循环比较每一个像素点，如果两个精灵在同一位置的透明度不都是0，则表示两个精灵有相交，退出循环，返回真。

需要注意的一点是，在第3步获取相交区域的像素数据中，需要在后台另外的一个和游戏屏幕等大的空白区域中绘制，而不能直接获取游戏画面中的相交区域，因为两个精灵在相交区域中的像素已经发生了重叠【包围盒】。

由以上的算法可以看出，在进行像素检测的时候，需要另外一个缓冲区，把需要检测的精灵绘制一次，需要清空缓冲区，最后还要使用一个for循环检测像素。如果相交区域为100×100个像素点，则最坏的情况需要循环10 000 次，由此看来，这真不是一个省时的工作。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
 <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=0">
 <meta charset="UTF-8">
 <title>盒包围碰撞算法-像素检测算法</title>
 <style>
  #stage {
   border: 1px solid lightgray;
  }
 </style>
</head>
<body>
<h1>包围盒是否碰撞：<span class="hitTestBox">否</span></h1>
<h1>像素检测是否碰撞：<span class="hitTestPixel">否</span></h1>
<canvas id="stage"></canvas>
<img src="./images/penguin.png" alt="penguinImg" id="penguinImg" style="display:none" />
<img src="./images/giraffe.png" alt="giraffeImg" id="giraffeImg" style="display:none" />
</body>
<script>
 window.onload = function () {
  var stage = document.querySelector('#stage'),
   ctx = stage.getContext('2d');
  stage.width = 600;
  stage.height = 600;
  //创建后台canvas
  var bC = document.createElement("canvas");
  bC.width = stage.width;
  bC.height = stage.height;
  var backBuf = bC.getContext("2d");
  var penguin = document.querySelector('#penguinImg'),giraffe = document.querySelector('#giraffeImg');
  var penguinImg = {
   x:stage.width/2,
   y:stage.height/2,
   r:128,
   data:null
  },giraffeImg = {
   x:100,
   y:100,
   r:128,
   data:null
  };
  function drawImageBox(img,x,y,width,height){
   ctx.beginPath();
   ctx.rect(x,y,width,height);
   ctx.stroke();
   ctx.drawImage(img,x,y,width,height);
  }
  //缓存画布绘制方法
  function drawImageBC(img,x,y,width,height){
   backBuf.clearRect(0,0,stage.width,stage.height);
   backBuf.save();
   backBuf.drawImage(img,x,y,width,height);
   backBuf.restore();
  }
  //获取两个矩形相交区域
  function getInRect(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4) {
   return [Math.max(x1,x3),Math.max(y1,y3),Math.min(x2,x4),Math.min(y2,y4)];
  }
  document.onkeydown = function (event) {
   var e = event || window.event || arguments.callee.caller.arguments[0];
   //根据地图数组碰撞将测
   switch (e.keyCode) {
    case 37:
     console.log("Left");
     if (penguinImg.x > 0) {
      penguinImg.x -= 2;
     }
     break;
    case 38:
     console.log("Top");
     if (penguinImg.y > 0) {
      penguinImg.y -= 2;
     }
     break;
    case 39:
     console.log("Right");
     if (penguinImg.x < stage.width) {
      penguinImg.x += 2;
     }
     break;
    case 40:
     console.log("Bottom");
     if (penguinImg.y < stage.height) {
      penguinImg.y += 2;
     }
     break;
    default:
     return false;
   }
  };
  stage.addEventListener('click', function (event) {
   var x = event.clientX - stage.getBoundingClientRect().left;
   var y = event.clientY - stage.getBoundingClientRect().top;
   penguinImg.x = x;
   penguinImg.y = y;
  });
  function update() {
   ctx.clearRect(0, 0, 600, 600);
   drawImageBox(giraffe,giraffeImg.x,giraffeImg.y,giraffeImg.r,giraffeImg.r);
   drawImageBox(penguin,penguinImg.x,penguinImg.y,penguinImg.r,penguinImg.r);
   document.querySelector('.hitTestBox').innerHTML = "否";
   document.querySelector('.hitTestPixel').innerHTML = "否";
   var rect = getInRect(giraffeImg.x,giraffeImg.y,giraffeImg.x+giraffeImg.r,giraffeImg.y+giraffeImg.r,penguinImg.x,penguinImg.y,penguinImg.x+penguinImg.r,penguinImg.y+penguinImg.r)
   //如果没有相交则退出
   if(rect[0]>=rect[2]||rect[1]>=rect[3]) {
   } else{
    document.querySelector('.hitTestBox').innerHTML = "是";
    giraffeImg.data = null;
    penguinImg.data = null;
    //获取精灵在相交矩形像素数据
    drawImageBC(giraffe,giraffeImg.x,giraffeImg.y,giraffeImg.r,giraffeImg.r);
    giraffeImg.data = backBuf.getImageData(rect[0],rect[1],rect[2],rect[3]).data;
    drawImageBC(penguin,penguinImg.x,penguinImg.y,penguinImg.r,penguinImg.r);
    penguinImg.data = backBuf.getImageData(rect[0],rect[1],rect[2],rect[3]).data;
    for(var i=3;i<giraffeImg.data.length;i+=4)
    {
     if(giraffeImg.data[i]>0&&penguinImg.data[i]>0){
      document.querySelector('.hitTestPixel').innerHTML = "是";
     }
    }
   }
   requestAnimationFrame(update);
  }
  update();
 };
</script>
</html>

感兴趣的朋友可以使用在线HTML/CSS/JavaScript代码运行工具：http://tools.jb51.net/code/HtmlJsRun测试运行上述代码，观察运行效果。

github地址：https://github.com/krapnikkk/JS-gameMathematics

更多关于JavaScript相关内容感兴趣的读者可查看本站专题：《JavaScript数学运算用法总结》、《JavaScript数据结构与算法技巧总结》、《JavaScript数组操作技巧总结》、《JavaScript排序算法总结》、《JavaScript遍历算法与技巧总结》、《JavaScript查找算法技巧总结》及《JavaScript错误与调试技巧总结》

希望本文所述对大家JavaScript程序设计有所帮助。

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