终于来挖坑了!老规矩!图文+视频讲解!
效果预览
实现步骤
整体思路是先使用 PolyBool
计算多边形,接着使用 cc.PhysicsChainCollider
将多边形围起来,最后使用 cc.Graphics
将整个地形绘制出来。
引入 PolyBool
PolyBool
是什么?对多边形(并集,交集,差,异或)进行运算。(Boolean operations on polygons (union, intersection, difference, xor).)
前往 https://github.com/voidqk/polybooljs 下载。并作为插件脚本。
这个仓库有个 PR
提供了一个声明文件,因为我用的是 TypeScript
,我就把它拿来改改用了。
参考这个库的示例,里面有一个 regions
三维数组记录多边形的信息。
我们也用个三维数组记录当前多边形的形状的数据,并初始化为一个长方形吧!
private _regions: number[][][] = [];
reset() {
this._regions = [
[[-480, -320], [-480, 250], [480, 250], [480, -320]]
];
}
添加物理链条
先在场景中添加物理节点。
为这个节点初始化一些 cc.PhysicsChainCollider
,并开启物理引擎,顺便开启物理调试模式,方便看效果。
//onLoad() {
cc.director.getPhysicsManager().enabled = true;
cc.director.getPhysicsManager().debugDrawFlags = 1;
for (let index = 0; index < 100; index++) {
const c = this.node_dirty.addComponent(cc.PhysicsChainCollider);
c.loop = true;
c.enabled = false;
}
接着根据_regions
的数值,把points
传给物理链条。
// draw() {
const chains = this.node_dirty.getComponents(cc.PhysicsChainCollider);
chains.forEach((c) => {
c.enabled = false;
})
for (let index = 0; index < this._regions.length; index++) {
const pos = this._regions[index];
let poly = chains[index];
if (!poly) {
poly = this.node_dirty.addComponent(cc.PhysicsChainCollider);
poly.loop = true;
}
poly.points.length = 0;
poly.points = pos.map((v, i) => {
const v2 = cc.v2(v[0], v[1])
return v2;
});
poly.enabled = true;
}
看看效果。
开始挖洞!
监听一个节点的触摸事件。
// onLoad() {
this.node_dirty.on(cc.Node.EventType.TOUCH_START, this._touchMove, this);
this.node_dirty.on(cc.Node.EventType.TOUCH_MOVE, this._touchMove, this);
在触摸点周围圈一个多边形(类似画一个圈,不清楚的话可以参考上一篇中的把圆围成一个圈),并使用差集的方法计算新的多边形,计算后再重写画物理链条。
// const DIG_RADIUS = 50;
// const DIG_FRAGMENT = 12;
// _touchMove(touch: cc.Touch) {
const regions = [[]];
const pos = this.node_dirty.convertToNodeSpaceAR(touch.getLocation());
const count = DIG_FRAGMENT;
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[0].push([x, y]);
}
const result = PolyBool.difference({
regions: this._regions,
inverted: false
}, {
regions,
inverted: false
});
this._regions = result.regions;
this.draw();
看看效果。
填充颜色
先画一个多边形,只需先移动到起点,然后逐一划线,就可以了。
// private _drawPoly(ctx, poly) {
poly.forEach((pos, i) => {
if (i === 0)
ctx.moveTo(pos.x, pos.y);
else
ctx.lineTo(pos.x, pos.y);
ctx.close();
});
填充思路是基于 canvas
中的 evenodd
规则。
与上面不一样的地方是,我是计算这个多边形被几个大的多边形包围,当是偶数的时候填充泥土的颜色,当是奇数时,填充背景的颜色。
当然,需要注意的是,计数越大的要越后画,这样才能达到最终效果。
// draw() {
const enabled_chains_points=[]
for (let index = 0; index < this._regions.length; index++) {
// 省略与上面相同 draw
enabled_chains_points[index] = poly.points;
}
this.graphics.clear(true);
const enabled_chains_points_sort = enabled_chains_points.map((curPoly, curPoly_i) => {
const count = enabled_chains_points.reduce((pre, nextPoly, nextPoly_i) => {
if ((curPoly_i != nextPoly_i)) {
const length = curPoly.length;
for (let i = 0; i < length; ++i) {
const p0 = curPoly[i];
if (!cc.Intersection.pointInPolygon(p0, nextPoly))
return pre;
}
return pre + 1;
}
return pre;
}, 0);
return { curPoly, count };
}).sort((a, b) => {
return a.count - b.count;
})
enabled_chains_points_sort.forEach(({ curPoly, count }) => {
this.graphics.fillColor = count % 2 === 0 ? cc.Color.ORANGE : cc.Color.BLACK;
this._drawPoly(this.graphics, curPoly);
this.graphics.fill();
})
顺便吐槽一下,canvas
中的 fill
可以带evenodd
的参数, 而 cc.Graphics
中不能带这个参数,可能是因为 creator
中的 webgl
画图不方便实现吧!(试图从源码中看看有没方案,最终还是自己多次填充了,而且webgl
中的实现会不停创建buffer
)。
好吧,看看效果如何!
优化
物理引擎
调低物理引擎的步长和处理的迭代次数。
// onLoad() {
// 开启物理步长的设置
cc.director.getPhysicsManager().enabledAccumulator = true;
// 物理步长,默认 FIXED_TIME_STEP 是 1/60
cc.PhysicsManager.FIXED_TIME_STEP = 1 / 30;
// 每次更新物理系统处理速度的迭代次数,默认为 10
cc.PhysicsManager.VELOCITY_ITERATIONS = 8;
// 每次更新物理系统处理位置的迭代次数,默认为 10
cc.PhysicsManager.POSITION_ITERATIONS = 8;
多边形的顶点
计算的过程中,可能会带有小数,我们可以把所有的点都优化到整数范围。
//const DIG_OPTIMIZE_SIZE = 1;
private _optimizePoint(point) {
return [Math.floor(point[0] * DIG_OPTIMIZE_SIZE) / DIG_OPTIMIZE_SIZE, Math.floor(point[1] * DIG_OPTIMIZE_SIZE) / DIG_OPTIMIZE_SIZE];
}
DIG_OPTIMIZE_SIZE
也可以改大一点,就是把图中红色的点都算作灰色的点。
多边形的边
需要剔除一些长度为0的边。
去除一些共线的边,这边用到了向量的叉积,关于向量的点积和叉积介绍可以参考之前的这一篇文章。
private _optimizeRegions() {
const regions = [];
for (let index = 0; index < this._regions.length; index++) {
const pos = this._regions[index];
const newPos = [];
pos.forEach((p, i) => {
p = this._optimizePoint(p);
const p_pre = this._optimizePoint(pos[(i - 1 + pos.length) % pos.length]);
const p_next = this._optimizePoint(pos[(i + 1) % pos.length]);
const vec1 = cc.v2(p[0] - p_pre[0], p[1] - p_pre[1]);
const vec2 = cc.v2(p_next[0] - p[0], p_next[1] - p[1]);
if (vec1.lengthSqr() != 0 && vec2.lengthSqr() != 0 && vec1.cross(vec2) != 0) {
newPos.push(p);
}
})
if (newPos.length > 2) {
regions.push(newPos);
}
}
this._regions = regions;
}
触摸平滑连续
当手指滑动时,如果 touch_move
的抓取的两个点距离比较大的话,就会出现不平滑的情况。
这里用到向量的点乘帮助我们解决这个问题,不清楚向量计算参考之前的这一篇文章。
算出两个触摸点和各自边的向量,与移动的方向向量关系,可以确定整个多边形的点。
当两个偏移点距离太小我们就忽略。
// private _touchMove(touch: cc.Touch) {
const regions = [[]];
const pos = this.graphics.node.convertToNodeSpaceAR(touch.getLocation());
const delta = touch.getDelta();
const count = DIG_FRAGMENT;
if (delta.lengthSqr() < 5) {
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[0].push(this._optimizePoint([x, y]));
}
} else {
const startPos = pos.sub(delta);
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[0].push(this._optimizePoint([x, y]));
}
}
调用 PolyBool
的优化
在这个库 https://github.com/voidqk/polybooljs
中提到了更高级的用法。
// private _touchMove(touch: cc.Touch) {
const seg1 = PolyBool.segments({
regions: this._regions,
inverted: false
});
const seg2 = PolyBool.segments({
regions,
inverted: false
});
const comb = PolyBool.combine(seg1, seg2);
const result = PolyBool.polygon(PolyBool.selectDifference(comb));
其他
另一种实现思路
首先创建一堆刚体铺满所有泥土,在监听到触摸事件后,移除对应位置的刚体。
算法参考
多边形算法我没有深究其实现,如果要做到更好的优化,可能需要自己去实现其中的算法,可以把上面的优化点融入到算法中。以下是一些相关算法的参考资料。
- http://www.cs.ucr.edu/~vbz/cs230papers/martinez_boolean.pdf
- https://hal.inria.fr/inria-00517670/document
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0965997813000379
可能的问题
在web
端测试感觉比较流畅,未在native
端测试,也没有在微信小游戏端做测试。
小结
可能有其他更好的方案去实现这个功能,如果你有更好的方案,欢迎分享!欢迎加入qq交流群(859642112
)一起讨论,群里收集了一些我认为还不错的书籍和资料。
以上为白玉无冰使用 Cocos Creator v2.3.3
开发"物理挖洞!涂抹地形! "
的技术分享。如果对你有点帮助,欢迎分享给身边的朋友。