Перемещение по вектору, один из способов реализации движения. Мир уже не разделен на клетки, и предоставляет куда больше свободы для передвижений. Координаты могут задаваться с большой точностью (не только целые, но и float значения), что позволяет реализовывать весьма реалистичные движения. Вектор – это направление, в котором будет осуществляться движение нашего агента. Проще всего его можно задать двумя значениями, например V(10,5). Это значит что при перемещении точки, находящейся в координате A(1,1) по вектору V(10,5) положение объекта будет находиться в A+V = C(1+10,1+5) = C(11,6). Значения вектора могут быть также отрицательными.
Для изменения направления движения достаточно сложить текущий вектор с новым. Например, имея вектор V1(2,6) мы хотим изменить его, прибавив вектор V2(3,-3), новый вектор движения будет V1+V2 = V3(2+3),6+(-3)) = V3(5,3). Графически это можно изобразить следующим образом:
Вернемся к передвижениям по вектору. Как уже говорил, чтобы переместить объект на определенный вектор, нужно сложить координаты объекта со значениями вектора: Pos(x,y)+V(a,b) = NewPos(x+a,y+b). Чем больше вектор – тем дальше переместиться наш объект. Это может создавать ряд трудностей, связанных с «проскакиванием» препятствий. Имея достаточно большой шаг, объект запросто может пропустить мелкие объекты. Существует много разных способов устранения этого недостатка, но они не входят в рамки статьи.
Все же такой подход вполне может иметь право на существование, и приведу пример реализации движения объекта по вектору. Сделаем класс вектор – содержащий два значения. И класс моб, который будет двигаться по заданному вектору. Для изменения вектора движения создадим функцию, куда будем помещать новый вектор.
class Vector { public: float x, y; }; class Mob { public: float x,y;//координаты float, так как движения более точные Vector Way;//вектор движения void AddVector(Vector NewWay); void Move(); }; void Mob::AddVector(Vector NewWay) {//добавляем новый вектор Way.x+=NewWay.x;//прибавление нового вектора Way.y+=NewWay.y; } void Mob::Move() {//функция перемещения по вектору x+=Way.x; y+=Way.y; }
В некоторых случаях вектор только указывает направление, а скорость задается дополнительной переменной. Тогда прибавлять вектор к координатам нельзя, да и сам вектор должен быть нормализованным, то есть длинной равной единице. Зададим, для примера, направление движения единичным вектором, а скорость будет лишь множителем, увеличивающим длину вектора. Чтобы добавить новый вектор к имеющемуся нужно проделать ряд шагов:
- Перевести вектор в ненормализованный вид (умножить значения вектора на скорость).
- То же сделать с новым вектором, если это не было сделано ранее.
- Сложить векторы обычным способом.
- Вычислить длину получившегося вектора – это наша новая скорость.
- Нормализовать вектор.
В таком случае наш класс и функции добавления вектора и движения приобретают вид:
class Mob { public: float x,y;//координаты float, так как движения более точные float Speed; Vector Way;//вектор движения void Normalize(); void AddVector(Vector NewWay); void Move(); }; void Mob::Normalize() { Speed = sqrt(Way.x*Way.x + Way.y*Way.y);//вычислили длину вектора Way.x *= 1/Speed;//нормализуем вектор Way.y *= 1/Speed; } void Mob::AddVector(Vector NewWay, float NewSpeed) { Vector MobVec, NewVec;//создаем временные векторы MobVeс.x = Way.x * Speed;//разнормализовали вектор моба MobVeс.x = Way.x * Speed; NewVec.x = Way.x * NewSpeed;//разнормализовали новый вектор NewVec.x = Way.x * NewSpeed; Way.x = MobVeс.x + NewVec.x;//сложили векторы Way.y = MobVeс.y + NewVec.y;//сохранили не нормализованный вектор Normalize();//нормализовали вектор } void Mob::Move() {//функция перемещения по вектору x += Way.x * Speed; y += Way.y * Speed; }
Подчеркну, что это один из возможных вариантов реализации, предоставлен исключительно для лучшего понимания способов реализации. В предыдущей статье я указывал, что есть два основных способа движения – ситуационный и целевой. Рассмотрим особенности их реализации в случае векторного движения.
Ситуативный способ
У нашего моба есть вектор движения, по которому он будет двигаться до тех пор, пока не столкнется с препятствием. Тогда он изменит его определенным образом и продолжит движение, уже в новом направлении. Это можно реализовать обычными условиями, нейронными сетями и т.д. Просчеты столкновений в векторном мире немного сложнее, чем в плиточном, поэтому опустим их расчеты. Предположим, что есть некая функция, которая говорит нам, есть впереди препятствие или нет (bool CanMove()). В таком случае набором действий нашего моба может быть прибавление вектора, поворачивающего его в какую-нибудь сторону от препятствия, со скоростью, пропорциональной расстоянию до преграды (float DistanceToBarrier()). Функция движения приобретет вид:
void Mob::Move() { if(CanMove()==true) {//если нет помехи - двигаемся x += Way.x * Speed; y += Way.y * Speed; } else {//если есть помеха - поворачиваем Vector Turn;//создаем вектор поворота Turn.x = 1;//повернем по часовой стрелке Turn.y = 0; AddVector(Turn, DistanceToBarrier());//добавляем вектор } }
Конечно вектор поворота в моем примере не совсем верный, потому что направления поворота при прибавлении вектора V(1,0) будет зависеть от текущего направления движения. Но суть, я думаю, понятна.
Целевые способы
Для реализации целевых способов используются так же шаблоны (заготовки), ключевые точки (waypoints) и т.д. Шаблоны представляют собой обычный массив векторов, по которым движется наш объект. Но каждый шаг обозначать своим вектором неудобно из-за размеров пути, поэтому используют ключевые точки. Суть заключается в том, чтобы агент двигался по вектору определенное время (до определенной точки), затем сменил направление движения на новый вектор, и так до следующей точки. Добавим массив точек и массив направлений, для удобства будем использовать один и тот же класс Vector.
class Mob { public: float x,y;//координаты float, так как движения более точные float Speed; Vector Way;//вектор движения Vector Points[10];//массив ключевых точек Vector PointsVec[10];//массив векторов ключевых точек int Position;//к какой точке идем void Normalize(); void AddVector(Vector NewWay); void Move(); }; void Mob::Move() { if(x==Points[Position].x && y==Points[Position].y) {//если мы на месте Position++;//переключаем на следующую точку Way.x = PointsVec[Position].x;//меняем вектор на новый Way.y = PointsVec[Position].y; } else{//если не пришли - идем дальше x += Way.x * Speed; y += Way.y * Speed; } }
Векторный способ имеет ряд преимуществ:
- Более плавные движения
- Естественные движения
- Возможность реализовать физику (трение, ускорение, вращения, притяжение, …)
Но можно выделить и ряд недостатков:
- Порой очень ресурсозатратно (вычисление корня в нормализации и т.д.)
- Сложные функции, требующие хорошего понимания основ (особенно что касается реализации физики)
- Сложности в получении информации об окружающем мире (нужно просчитывать столкновения со всеми потенциальными объектами)
Этот метод достаточно широко используется, особенно там, где необходимо более точно и красиво передать движения. А это большинство современных 3D игр. В следующей, и последней, статье я расскажу о смешанных способах реализации движения, совмещающие как плиточные так и векторные перемещения.
ссылка на оригинал статьи http://habrahabr.ru/post/164563/
Добавить комментарий