【Box2D】20.Box2D C++ 教程-传感器

2019-10-25

https://blog.csdn.net/Const_Gong/article/details/51464593

声明：本教程翻译自：Box2D C++ tutorials-Sensors ，仅供学习参考。

传感器(Sensors)

在上一个话题中，我们看到，可以通过一些设置防止两个定制器发生碰撞。它们肆无忌惮的互相穿透，好像压根儿就没有看到对方，即便它们在穿透的过程中停止运动，也会保持着重叠的状态。也许这可能就是你想要的特性，但这么做有一个缺陷：既然互相之间没有碰撞，那么我们也就永远都不会获得BeginContact/EndContact信息。

如果我们让两个实体不发生碰撞，就像上一个话题例子中的船和飞机一样，但是我们依然想知道它们之间什么时候发生重叠。比如说，当一架敌军飞机飞到我方友军船只头顶的时候投下一枚炸弹，或者是其它类似的游戏逻辑。如果简单的关闭船和飞机之间的碰撞特性，那么我们就得不到重叠的响应事件，不过我们还有另外一个办法。

当你创建定制器(fixture)的时候，可以设置成员变量isSensor为true，设置此定制器为’传感器(sensor)’的一员，或者如果定制器已经创建了，在运行过程中，也可以根据需要通过调用SetSensor(bool)方法，将其设置成传感器(sensor)。传感器(sensor)的特点有点类似于把遮罩标志位(maskBits)设置成零－它们之间永远都不会发生碰撞。但是当两个定制器开始或者结束碰撞时，依然会触发相关事件，对BeginContact/EndContact进行方法回调。

所有传感定制器(sensor fixtures)的其它特性依然和普通定制器一样。它们依然可以添加到任何类型的物体上。传感器自身的质量依然会添加到所附加的物体上。记住！你可以为同一个物体同时附加传感器和定制器，依此可以延伸出许多其它方面的效果。这里有几个小想法：

可以检测某个实体进入或离开某个活动区域
触发开关事件
检测玩家脚下的特性
某个实体的可见区域

至于代码方面，只需要设置定制器的isSensor属性为true就可以了。呃，如果话题就停留在这儿，似乎这次话题的篇幅有点太短了，:)。让我们接着上一个话题中所做的例子，在testbed框架下做一个简单的范例。还是以从上到下(top-down)竖屏战斗场景为基础，我们会使用传感器的特性来表现我们所看到的实体，我们还会把最近几次话题中所讲到的知识点逐步融入近来－用户数据(User data)、碰撞过滤(Collision filtering)以及回调(Collision callback)。

在此实例中，场景中会有一个友军的船只以及一些敌军的飞机，我们通过改变它们的颜色来检查代码是否在正确的工作。我们也会进一步跟踪每一个友军可以看到的敌军的动向。这样我们就可以在安全范围内高效的查看敌军，这就类似于AI一样，是一个非常实用的功能，类似于其它类型的游戏逻辑。

我的狗身上有只跳骚。哈哈…只是想测试你一下脑子是否还处于清醒，毕竟到现在为止一直在罗列文字，没有代码，没有截图。貌似讲了很多枯燥的东西，让我们来点新鲜的吧。

用法示例(Example usage)

既然目前这个场景和上一个话题中所举例子的场景非常相像，那我们就以上一个例子为起点。记住大圈代表船只，小圈代表飞机。这次我们将只创建一艘船作为友军，创建三架飞机作为敌军。既然我们创建了一对新实体，那么我们需要为碰撞过滤创建一些新的标志位来进行分类：

  enum _entityCategory {
    BOUNDARY =          0x0001,    // 边界
    FRIENDLY_SHIP =     0x0002,    // 友军船只
    ENEMY_SHIP =        0x0004,    // 敌军船只
    FRIENDLY_AIRCRAFT = 0x0008,    // 友军飞机
    ENEMY_AIRCRAFT =    0x0010,    // 敌军飞机
    FRIENDLY_TOWER =    0x0020,    // 友军灯塔
    RADAR_SENSOR =      0x0040,    // 雷达传感器
  };

像这样在FooTest类型的构造函数中对实体进行设置…

  // one friendly ship
  Ball* ship = new Ball(m_world, 3, green, FRIENDLY_SHIP, BOUNDARY | FRIENDLY_TOWER );
  balls.push_back( ship );
  
  // three enemy aircraft
  for (int i = 0; i < 3; i++) 
    balls.push_back( new Ball(m_world, 1, red, ENEMY_AIRCRAFT, BOUNDARY | RADAR_SENSOR ) );
  
  // a tower entity
  Ball* tower = new Ball(m_world, 1, green, FRIENDLY_TOWER, FRIENDLY_SHIP );
  tower->m_body->SetType(b2_kinematicBody);
  balls.push_back( tower );

创建船只和飞机这几行代码，我想你应该可以看明白了，创建灯塔(tower)这部分代码，除了不想把它设置成动态物体以外，几乎和创建船和飞机是一样的。我们并没有在Ball类型的构造函数中添加参数，而是简单的只对参数做了改变。那么为什么不把灯塔(tower)设置成静态物体的呢？我们完全可以那么做，但是如果真的设置成静态物体，那么灯塔就不能做旋转。记住，我们可是希望它成为一个可旋转的雷达。看起来应该是这个样子

现在让我们创建一些传感器(sensors)，紧接着上面的代码，像下面这样，我们为船创建传感器：

  // add radar sensor to ship
  b2CircleShape circleShape;
  circleShape.m_radius = 8;
  myFixtureDef.shape = &circleShape;
  myFixtureDef.isSensor = true;
  myFixtureDef.filter.categoryBits = RADAR_SENSOR;
  myFixtureDef.filter.maskBits = ENEMY_AIRCRAFT;// radar only collides with aircraft
  ship->m_body->CreateFixture(&myFixtureDef);

灯塔会拥有半圈的传感器，并且其角速度不为零：

  // add semicircle radar sensor to tower
  float radius = 8;
  b2Vec2 vertices[8];
  vertices[0].Set(0,0);
  for (int i = 0; i < 7; i++) {
      float angle = i / 6.0 * 90 * DEGTORAD;
      vertices[i+1].Set( radius * cosf(angle), radius * sinf(angle) );
  }
  polygonShape.Set(vertices, 8);
  myFixtureDef.shape = &polygonShape;
  tower->m_body->CreateFixture(&myFixtureDef);
  
  // make the tower rotate at 45 degrees per second
  tower->m_body->SetAngularVelocity(45 * DEGTORAD);

现在只剩下碰撞回调的实现。记住，我们想把当前友军能够看到的敌军飞机都存储到一个链表当中。那就很显然，我们需要有一个链表，当Box2D告诉我们有碰撞发生的时候，我们可以方便的获取相应的方法来进行操作。

  // Ball class member
  std::vector<Ball*> visibleEnemies;
  
  // in Ball class
  void radarAcquiredEnemy(Ball* enemy) {
    visibleEnemies.push_back( enemy );
  }
  void radarLostEnemy(Ball* enemy) {
    visibleEnemies.erase( std::find(visibleEnemies.begin(), visibleEnemies.end(), enemy ) );
  }
  
  // in Ball::render  
  if ( visibleEnemies.size() > 0 )
      glColor3f(1,1,0); //yellow
  else
      glColor3f(m_color.r, m_color.g, m_color.b);

现在感觉’Ball’类型的名字不太恰当了…或许一开始我们把它称为实体可能更好一点 :)

  // helper function to figure out if the collision was between
  // a radar and an aircraft, and sort out which is which
  bool getRadarAndAircraft(b2Contact* contact, Ball*& radarEntity, Ball*& aircraftEntity)
  {
      b2Fixture* fixtureA = contact->GetFixtureA();
      b2Fixture* fixtureB = contact->GetFixtureB();
  
      // make sure only one of the fixtures was a sensor
      bool sensorA = fixtureA->IsSensor();
      bool sensorB = fixtureB->IsSensor();
      if ( ! (sensorA ^ sensorB) )
          return false;
  
      Ball* entityA = static_cast<Ball*>( fixtureA->GetBody()->GetUserData() );
      Ball* entityB = static_cast<Ball*>( fixtureB->GetBody()->GetUserData() );
  
      if ( sensorA ) { // fixtureB must be an enemy aircraft
          radarEntity = entityA;
          aircraftEntity = entityB;
      }
      else { // fixtureA must be an enemy aircraft
          radarEntity = entityB;
          aircraftEntity = entityA;
      }
      return true;
  }
  
  // main collision call back function
  class MyContactListener : public b2ContactListener
  {
    void BeginContact(b2Contact* contact) {
        Ball* radarEntity;
        Ball* aircraftEntity;
        if ( getRadarAndAircraft(contact, radarEntity, aircraftEntity) )
            radarEntity->radarAcquiredEnemy( aircraftEntity );
    }
  
    void EndContact(b2Contact* contact) {
        Ball* radarEntity;
        Ball* aircraftEntity;
        if ( getRadarAndAircraft(contact, radarEntity, aircraftEntity) )
            radarEntity->radarLostEnemy( aircraftEntity );
    }
  };

马上完工…还剩下一步，我们需要把物理实体的用户数据(user data)设置成物理实体自身。让物理引擎知道我们使用了哪个接触监听器(contact listener)：

  // in Ball constructor
  m_body->SetUserData( this );
  
  // at global scope
  MyContactListener myContactListenerInstance;
  
  // in FooTest constructor
  m_world->SetContactListener(&myContactListenerInstance);

现在基本算是完工啦，现在只要飞机和雷达传感器发生接触的时候，你会看到船和灯塔会变成黄色。牛b！

作为最后一个小练习，别忘了我们希望能够为每一个友军实体更新其周围可见的敌军链表，以便让我们有效的进行调用。现在我们有了一种实现方式，然后实现自旋。然后在雷达和敌军之间的可见范围内连接一条虚线。

      // in Ball::renderAtBodyPosition
      b2Vec2 pos = m_body->GetPosition(); //(existing code)
      glColor3f(1,1,1);//white
      glLineStipple( 1, 0xF0F0 ); //evenly dashed line
      glEnable(GL_LINE_STIPPLE); 
      glBegin(GL_LINES);
      for (int i = 0; i < visibleEnemies.size(); i++) {
          b2Vec2 enemyPosition = visibleEnemies[i]->m_body->GetPosition();
          glVertex2f(pos.x, pos.y);
          glVertex2f(enemyPosition.x, enemyPosition.y);
      }
      glEnd();
      glDisable(GL_LINE_STIPPLE);