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物理刚体挖洞!另一种实现 !Cocos Creator !

实现刚体挖洞的一种新方案

这次就不用物理链条了,换一种方式实现。

回顾

物理挖洞-优化篇物理挖洞-实现篇 中介绍了一种用多边形链条组件(cc.PhysicsChainCollider)实现物理挖洞的方法。这次打算用多边形碰撞组件(cc.PhysicsPolygonCollider)去实现物理挖洞。

建议先看前两篇的讲解,有助于更快理解这篇文章。

效果预览

微信小游戏-ios-端效果预览(点击)

实现步骤

整体思路是,先用 Clipper 去计算多边形,接着用 poly2tri 将多边形分割成多个三角形,最后用多边形刚体填充。

引入第三方库

Clipper

Clipper 是一个强大的用于多边形布尔运算库。前往下面这个地址下载,并作为插件导入 creator

http://jsclipper.sourceforge.net

为什么这次不用 物理挖洞-实现篇 中的 PolyBool 呢?

经测试发现 Clipper 的效率会比 PolyBool 高,并且 Clipper 内置了一个方法可以明确知道哪些多边形是洞。

poly2tri

poly2tri 是一个把多边形分割成三角形的库。下载地址如下:

https://github.com/r3mi/poly2tri.js

poly2tri 的使用有一些要注意的,大致就是不能有重复的点,不能有相交的形状。

初始化准备

先在场景中添加一个物理节点,一个绘图组件(用来画图)。

接着把物理引擎打开,监听触摸事件。

// onLoad() {
// 多点触控关闭
cc.macro.ENABLE_MULTI_TOUCH = false;
cc.director.getPhysicsManager().enabled = true;

this.node_dirty.on(cc.Node.EventType.TOUCH_START, this._touchMove, this);
this.node_dirty.on(cc.Node.EventType.TOUCH_MOVE, this._touchMove, this);
// }

扩展多边形碰撞的组件

为了方便管理多边形碰撞组件,新建一个脚本 PhysicsPolygonColliderEx.ts

初始化

因为物理碰撞体需要物理刚体,我们可以加一些限制,并把这个菜单指向物理碰撞体的菜单中。

const { ccclass, property, menu, requireComponent } = cc._decorator;
@ccclass
@menu("i18n:MAIN_MENU.component.physics/Collider/PolygonEX-lamyoung.com")
@requireComponent(cc.RigidBody)
export default class PhysicsPolygonColliderEx extends cc.Component {
}

我们就可以在刚体节点中添加这个插件脚本了。

既然要用到多边形碰撞体,就定义一个多边形碰撞体数组。

private _physicsPolygonColliders: cc.PhysicsPolygonCollider[] = [];

因为 Clipper 中计算的结构是 {X,Y}

所以加个变量记录多边形顶点信息。

private _polys: { X: number, Y: number }[][] = [];

因为不同的库用的数据结构不同,所以添加两个转换方法。

private _convertVecArrayToClipperPath(poly: cc.Vec2[]) {
    return poly.map((p) => { return { X: p.x, Y: p.y } });
}

private _convertClipperPathToPoly2triPoint(poly: { X: number, Y: number }[]) {
    return poly.map((p) => { return new poly2tri.Point(p.X, p.Y) });
}

加一个初始化数据的接口。

init(polys: cc.Vec2[][]) {
    this._polys = polys.map((v) => { return this._convertVecArrayToClipperPath(v) });
}

计算多边形

参考 Clipper 中的使用例子,写一个多边形差集调用。

//polyDifference(poly: cc.Vec2[]) {
const cpr = new ClipperLib.Clipper();
const subj_paths = this._polys;
const clip_paths = [this._convertVecArrayToClipperPath(poly)]
cpr.AddPaths(subj_paths, ClipperLib.PolyType.ptSubject, true);
cpr.AddPaths(clip_paths, ClipperLib.PolyType.ptClip, true);
const subject_fillType = ClipperLib.PolyFillType.pftEvenOdd;
const clip_fillType = ClipperLib.PolyFillType.pftEvenOdd;
const solution_polytree = new ClipperLib.PolyTree();
cpr.Execute(ClipperLib.ClipType.ctDifference, solution_polytree, subject_fillType, clip_fillType);
const solution_expolygons = ClipperLib.JS.PolyTreeToExPolygons(solution_polytree);
this._polys = ClipperLib.Clipper.PolyTreeToPaths(solution_polytree);

分割多边形并添加刚体

参考 poly2tri 中的使用,写一个多边形分割成三角形的调用。记得要把上面返回的数据转成 poly2tri 中可以使用的数据格式。

// polyDifference(poly: cc.Vec2[]) {
let _physicsPolygonColliders_count = 0;
for (const expolygon of solution_expolygons) {
    const countor = this._convertClipperPathToPoly2triPoint(expolygon.outer);
    const swctx = new poly2tri.SweepContext(countor);
    const holes = expolygon.holes.map(h => { return this._convertClipperPathToPoly2triPoint(h) });
    swctx.addHoles(holes);
    swctx.triangulate();
    const triangles = swctx.getTriangles();
    // 逐一处理三角形...
}

然后再逐一处理分割好的三角形,修改 cc.PhysicsPolygonColliderpoints 属性。

// 逐一处理三角形...
for (const tri of triangles) {
    let c = this._physicsPolygonColliders[_physicsPolygonColliders_count];
    if (!c) {
        //没有的话就创建
        c = this.addComponent(cc.PhysicsPolygonCollider);
        c.friction = 0;
        c.restitution = 0;
        this._physicsPolygonColliders[_physicsPolygonColliders_count] = c;
    }
    c.points = tri.getPoints().map((v, i) => {
        return cc.v2(v.x, v.y)
    });
    c.apply();
    _physicsPolygonColliders_count++;
}
// 剩余不要用的多边形清空。
this._physicsPolygonColliders.slice(_physicsPolygonColliders_count).forEach((v => {
    if (v.points.length) {
        v.points.length = 0;
        v.apply();
    }
}));

绘制泥土

只要在遍历三角形的时候逐点画线就行了。

if (i === 0) ctx.moveTo(v.x, v.y);
else ctx.lineTo(v.x, v.y);

添加命令队列

为了不让每帧计算量过多,添加一个命令队列。

private _commands: { name: string, params: any[] }[] = [];

pushCommand(name: string, params: any[]) {
    this._commands.push({ name, params });
}

在每次更新的时候,取出几个命令去执行。

lateUpdate(dt: number) {
    if (this._commands.length) {
        // 每帧执行命令队列
        for (let index = 0; index < 2; index++) {
            const cmd = this._commands.shift();
            if (cmd)
                this[cmd.name](...cmd.params);
            else
                break;
        }
    }
}

涂抹地形

整体思路和 物理挖洞-优化篇物理挖洞-实现篇 差不多。不清楚的话,可以回看这两篇文章。

这次不同的是,加了一个涂抹步长控制,当涂抹间隔太小的时候,就参与不计算。

private _touchStartPos: cc.Vec2;
private _touchStart(touch: cc.Touch) {
    this._touchStartPos = undefined;
    this._touchMove(touch);
}

private _touchMove(touch: cc.Touch) {
    const regions: cc.Vec2[] = [];
    const pos = this.graphics.node.convertToNodeSpaceAR(touch.getLocation());

    const count = DIG_FRAGMENT;
    if (!this._touchStartPos) {
        // 画一个圆(其实是多边形)
        for (let index = 0; index < count; index++) {
            const r = 2 * Math.PI * index / count;
            const x = pos.x + DIG_RADIUS * Math.cos(r);
            const y = pos.y + DIG_RADIUS * Math.sin(r);
            regions.push(this._optimizePoint([x, y]));
        }
        this._touchStartPos = pos;
    } else {
        const delta = pos.sub(this._touchStartPos);
        // 手指移动的距离太小的话忽略
        if (delta.lengthSqr() > 25) {
            // 这里是合并成一个顺滑的图形  详细上一篇文章
            const startPos = this._touchStartPos;
            for (let index = 0; index < count; index++) {
                const r = 2 * Math.PI * index / count;
                let vec_x = DIG_RADIUS * Math.cos(r);
                let vec_y = DIG_RADIUS * Math.sin(r);
                let x, y;
                if (delta.dot(cc.v2(vec_x, vec_y)) > 0) {
                    x = pos.x + vec_x;
                    y = pos.y + vec_y;
                } else {
                    x = startPos.x + vec_x;
                    y = startPos.y + vec_y;
                }
                regions.push(this._optimizePoint([x, y]));
            }
            this._touchStartPos = pos;
        }
    }

    if (regions.length)
        this.polyEx.pushCommand('polyDifference', [regions, this.graphics]);
}

private _touchEnd(touch: cc.Touch) {
    this._touchStartPos = undefined;
}

挖洞新方案遇到的坑

专业挖坑,从未停止。与群内小伙伴讨论后,发现一些坑和可优化的点。。。

填充纹理

之前是使用 cc.graphic 作图的,可能有小伙伴需要填充好看的纹理。

这时,可以巧用 cc.mask 中的 _graphic

可以清楚的看到, mask 的裁剪实质上是由一个 graphic 作图实现的。

所以我们上面的 graphic 组件可以替换成 mask 中的 _graphic。在该节点添加一个 cc.mask 组件即可。

在代码中获取一下这个这个 graphic,原来的逻辑不变。

this.graphics = this.node_dirty.getComponent(cc.Mask)['_graphics'];

准备一张 256x256 的图片(一定要是2的n次幂),设置为 repeat 模式。并将这个张图片放在 mask 节点下,铺满界面。

看看效果怎么样。

奇怪的 bug

有群友(感谢@两年)反馈,滑动时有概率出现刚体消失。

仔细琢磨后,发现是 poly2tri 这个库有些限制。用 clipper 计算的结果还要加一层处理。

先看第一个报错。

大概是说有自交的多边形。

我也没办法呀,这结果是 clipper 算出来的。

还好,clipper 官方文档翻了一阵。找到一个可以用的。

https://sourceforge.net/p/jsclipper/wiki/documentation/

加一个参数,可以实现严格简单的多边形(但是效率更低)。

const cpr = new ClipperLib.Clipper(ClipperLib.Clipper.ioStrictlySimple);

再看另一种情况下的报错。

这个大概是说,出现了共线不支持。

经过我细心分析(日志大法),发现是 clipper 计算的结果中的 holesouter 之间有重复的点时候,就会产生错误。

可惜这次没在文档中找到相应的方法处理。

只好自己写一个方法,计算后再过滤一下这些重复的节点。

private _convertClipperPathToPoly2triPoint(poly: { X: number, Y: number }[], exclude: poly2tri.Point[] = []): poly2tri.Point[] {
    const newPos: poly2tri.Point[] = [];
    poly.forEach((p, i) => {
        const p_now = new poly2tri.Point(p.X, p.Y)
        const isIn = exclude.some((e_p) => {
            if (e_p.equals(p_now)) {
                return true;
            }
        })
        if (!isIn) {
            newPos.push(p_now);
            exclude.push(p_now);
        }
    })
    if (newPos.length > 2)
        return newPos;
    else
        return [];
}

最后,发给热心群(859642112)友,测试后,暂时没出现这个问题了。

其他

加了这些优化,是否会增加了计算量?是否会产生新的卡顿?

每次绘制一个三角形,效率会不会更低?能否直接绘制多边形?减少绘制次数?

如果初始多边形比较大,是否可以分割成几个多边形,分区域划分计算?减少大量多边形计算。

是否可以需要把库拆解?只选取自己需要的部分?根据算法重新设计?这样就不需要转格式了。

这些问题,就交给大家去思考了吧!挖洞挖坑,填坑,就像不停歇的球,永不停歇。

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小结

以上为白玉无冰使用 Cocos Creator v2.3.3 开发"物理挖洞之多边形碰撞体的实现"的技术分享。如果对你有点帮助,欢迎分享给身边的朋友。


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参考文章

最后一次编辑于  05-26  
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