Глава 5. Методика обнаружения столкновений, программирования уничтожений летающих объектов и подсчёта очков
5.1. Определение прямоугольников, описанных вокруг объектов
Продолжаем разработку методики создания типичной и широко распространённой игры, когда в качестве летающих игровых объектов используются продукты питания, следуя следующей статье с сайта microsoft.com:
Rob Miles. Games Programming with Cheese: Part Two.
Общие требования к программному обеспечению для разработки этой игры приведены выше.
Также продолжаем методично и последовательно решать типичные задачи по созданию данной и всех подобных игр.
Программы игр могут обнаружить столкновения между объектами при помощи прямоугольников, описанных вокруг заданных объектов. Естественно, это является существенным допущением, т.к. подавляющее большинство объектов имеют форму, отличную от прямоугольника. Однако данное допущение применяется во многих играх, и пользователь в азарте игры не замечает этой погрешности.
Прямоугольник, описанный вокруг изображения батона хлеба bread.jpg, показан на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Прямоугольник, описанный вокруг хлеба.
Ширина полей между объектом и описанным вокруг объекта прямоугольником должна быть сведена к минимуму, чтобы объект обязательно касался прямоугольника в как можно большем количестве точек и отрезков линий. Если начало прямоугольной системы координат “x, y” находится в верхнем левом углу экрана , то координаты верхней левой точки (bx, by) и нижней правой точки (bx + batWidth, by + batHeight) однозначно определяют данный прямоугольник на экране.
В среде выполнения .NET Framework (для настольных компьютеров) известна структура Rectangle (из пространства имён System.Drawing), у которой метод-конструктор Rectangle Constructor имеет несколько перегрузок. Наиболее применяемая перегрузка метода-конструктора Rectangle Constructor (которую далее и мы будем часто применять) с параметрами (Int32, Int32, Int32, Int32) структуры Rectangle на главных (в мире программирования) языках приведена в табл. 5.1.
Таблица 5.1.
Метод-конструктор Rectangle Constructor (Int32, Int32, Int32, Int32) структуры Rectangle.
Visual Basic (Declaration)
Public Sub New ( _
x As Integer, _
y As Integer, _
width As Integer, _
height As Integer _
Visual Basic (Usage))
Dim x As Integer
Dim y As Integer
Dim width As Integer
Dim height As Integer
Dim instance As New Rectangle(x, y, width, height)
C#
public Rectangle (
int x,
int y,
int width,
int height
)
C++
public:
Rectangle (
int x,
int y,
int width,
int height
)
J#
public Rectangle (
int x,
int y,
int width,
int height
)
JScript
public function Rectangle (
x : int,
y : int,
width : int,
height : int
)
В этом определении метода-конструктора Rectangle Constructor параметры переводятся так:
x – координата “x” верхнего левого угла прямоугольника;
y – координата “y” верхнего левого угла прямоугольника;
width – ширина (по оси “x”) прямоугольника;
height – высота (по оси “y”) прямоугольника.
Далее в нашей программе мы сначала объявим прямоугольники, описанные вокруг объектов, как новые переменные, например, так:
//The rectangle, described around the first object:
Rectangle cheeseRectangle;
//The rectangle, described around the second object:
Rectangle breadRectangle;
а затем в каком-либо методе создадим (при помощи ключевого слова new) и инициализируем эти объекты-прямоугольники, например, так:
cheeseRectangle = new Rectangle(cx, cy,
cheeseImage.Width, cheeseImage.Height);
breadRectangle = new Rectangle(bx, by,
breadImage.Width, breadImage.Height);
5.2. Обнаружение столкновения прямоугольников, описанных вокруг подвижных объектов
В этой структуре Rectangle (из пространства имён System.Drawing) имеются методы, которые могут обнаруживать пересечения различных перемещающихся прямоугольников. Эти методы определяют, находится ли точка одного прямоугольника внутри другого прямоугольника, и если находится, то программа определяет эту ситуацию и как столкновение этих двух прямоугольников, и как столкновение двух объектов, расположенных внутри этих прямоугольников.
Когда далее при написании программы мы поставим оператор-точку “.” после какого-либо объекта структуры Rectangle, то увидим подсказку с двумя основными методами Intersect и IntersectsWith (рис. 5.2) для обнаружения пересечения двух прямоугольников.
Рис. 5.2. Подсказка с методами Intersect и IntersectsWith.
Определение для наиболее применяемого метода IntersectsWith (который далее и мы будем часто применять) с параметром (Rectangle rect) структуры Rectangle на главных (в мире программирования) языках приведено в табл. 5.2.
Таблица 5.2.
Определение метода Rectangle.IntersectsWith структуры Rectangle.
Visual Basic (Declaration)
Public Function IntersectsWith ( _
rect As Rectangle _
) As Boolean
Visual Basic (Usage)
Dim instance As Rectangle
Dim rect As Rectangle
Dim returnValue As Boolean
returnValue = instance.IntersectsWith(rect)
C#
public bool IntersectsWith (
Rectangle rect
)
C++
public:
bool IntersectsWith (
Rectangle rect
)
J#
public boolean IntersectsWith (
Rectangle rect
)
JScript
public function IntersectsWith (
rect : Rectangle
) : Boolean
Этот метод IntersectsWith обнаруживает пересечение заданного нами первого прямоугольника со вторым прямоугольником, объявленного здесь как параметр (Rectangle rect).
Если метод определит, что ни одна точка одного прямоугольника не находится внутри другого прямоугольника, то метод возвращает булево значение False.
А если метод определит, что хотя бы одна точка одного прямоугольника находится внутри другого прямоугольника, то метод IntersectsWith возвращает булево значение True, и это значение применяется для изменения направления движения какого-либо прямоугольника на противоположное (чтобы уйти от дальнейшего пересечения), например, в таком коде:
//We check the collision of objects:
if (cheeseRectangle.IntersectsWith(breadRectangle))
{
//We change the direction of the movement to opposite:
goingDown = !goingDown;
//At the time of collision, we give a sound signal Beep:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
5.3. Код и выполнение программы
Теперь в проекте, который мы начали разрабатывать в предыдущей главе (и продолжаем в данной главе) объявляем два прямоугольника, а приведённый выше код в теле метода Form1_Paint заменяем на тот, который дан на следующем листинге (с подробными комментариями).
Листинг 5.1. Метод для рисования изображения.
//The rectangle, described around the first object:
Rectangle cheeseRectangle;
//The rectangle, described around the second object:
Rectangle breadRectangle;
private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
//We load into objects of class System.Drawing.Image
//the image files of the set format, added to the project
//by means of ResourceStream:
cheeseImage =
new Bitmap(myAssembly.GetManifestResourceStream(
myName_of_project + "." + "cheese.JPG"));
breadImage =
new Bitmap(myAssembly.GetManifestResourceStream(
myName_of_project + "." + "bread.JPG"));
//We initialize the rectangles, described around objects:
cheeseRectangle = new Rectangle(cx, cy,
cheeseImage.Width, cheeseImage.Height);
breadRectangle = new Rectangle(bx, by,
breadImage.Width, breadImage.Height);
//If it is necessary, we create the new buffer:
if (backBuffer == null)
{
backBuffer = new Bitmap(this.ClientSize.Width,
this.ClientSize.Height);
}
//We createobject of the Graphics class from the buffer:
using (Graphics g = Graphics.FromImage(backBuffer))
{
//We clear the form:
g.Clear(Color.White);
//We draw the image in backBuffer:
g.DrawImage(cheeseImage, cx, cy);
g.DrawImage(breadImage, bx, by);
}
//We draw the image on Form1:
e.Graphics.DrawImage(backBuffer, 0, 0);
//We turn on the timer:
timer1.Enabled = true;
} //End of the method Form1_Paint.
А вместо приведённого выше метода updatePositions для изменения координат записываем следующий метод, дополненный кодом для обнаружения столкновения объектов.
Листинг 5.2. Метод для изменения координат и обнаружения столкновения объектов.
private void updatePositions()
{
if (goingRight)
{
cx += xSpeed;
}
else
{
cx -= xSpeed;
}
if ((cx + cheeseImage.Width) >= this.Width)
{
goingRight = false;
//At the time of collision,
//the sound signal Beep is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
if (cx <= 0)
{
goingRight = true;
//At the time of collision,
//the sound signal Beep is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
if (goingDown)
{
cy += ySpeed;
}
else
{
cy -= ySpeed;
}
//That cheese did not come for the button3.Location.Y:
if ((cy + cheeseImage.Height) >= button3.Location.Y)
{
goingDown = false;
//At the time of collision,
//the sound signal Beep is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
if (cy <= 0)
{
goingDown = true;
//At the time of collision,
//the sound signal Beep is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
//We set to rectangles of coordinates of objects:
cheeseRectangle.X = cx;
cheeseRectangle.Y = cy;
breadRectangle.X = bx;
breadRectangle.Y = by;
//We check the collision of objects:
if (cheeseRectangle.IntersectsWith(breadRectangle))
{
//We change the direction of the movement to opposite:
goingDown = !goingDown;
//At the time of collision,
//the sound signal Beep is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
} //End of the updatePositions method.
В режиме выполнения (Build, Build Selection; Debug, Start Without Debugging) при помощи кнопок и мыши мы можем перемещать хлеб и этим хлебом, как ракеткой, отбивать сыр или вверх, или вниз (рис. 5.3). Напомним, что, так как угол падения сыра на хлеб равен 45 градусам, то и угол отражения сыра от хлеба (и от границ экрана) также равен 45 градусам.
5.4. Основные схемы столкновений и их реализация
Приведённый на предыдущем листинге код обнаруживает столкновение только тогда, когда сыр падает на хлеб сверху вниз и соприкасается с верхней плоскостью хлеба. Если же сыр соприкасается с хлебом сбоку (слева или справа), то отскока сыра от хлеба не происходит. Поэтому устраним этот недостаток, чтобы игра была более реалистичной.
Если мы оперируем с окружностями, описанными вокруг объектов, то возможны три основные схемы столкновений, показанные на рис. 5.4. В схемах 1 и 3 маленький круг ударяется о большой круг под углом 45 градусов и отражается под этим же углом и по этой же линии. В схеме 2 маленький круг ударяется о большой круг под углом 90 градусов и также вертикально отражается вверх.
Если же мы оперируем с прямоугольниками, описанными вокруг объектов, то возможны четыре основные схемы столкновений, показанные на рис. 5.5.
Рис. 5.3. Сыр отскочил от хлеба. Рис. 5.4. Три схемы столкновений.
Рис. 5.5. Четыре схемы столкновений.
В схемах 1 и 4 маленький прямоугольник ударяется о большой прямоугольник сбоку под углом 45 градусов и отражается под этим же углом и по этой же линии. В схемах 2 и 3 маленький прямоугольник падает на большой прямоугольник под углом 45 градусов, но отражается не по линии падения, а по линии отражения, перпендикулярной линии падения.
Для реализации более правильных схем столкновений, показанных на рис. 5.5, в нашем проекте вместо приведённого выше метода updatePositions для изменения координат записываем следующий метод, дополненный новым кодом для обнаружения столкновения объектов.
Листинг 5.3. Метод для изменения координат и обнаружения столкновения объектов.
private void updatePositions()
{
if (goingRight)
{
cx += xSpeed;
}
else
{
cx -= xSpeed;
}
if ((cx + cheeseImage.Width) >= this.Width)
{
goingRight = false;
//At the time of collision, the signal Beep is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
if (cx <= 0)
{
goingRight = true;
//At the time of collision, the signal Beep is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
if (goingDown)
{
cy += ySpeed;
}
else
{
cy -= ySpeed;
}
//That cheese did not come for the button3.Location.Y:
if ((cy + cheeseImage.Height) >= button3.Location.Y)
{
goingDown = false;
//At the time of collision, the signal Beep is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
if (cy <= 0)
{
goingDown = true;
//At the time of collision, the signal Beep is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
}
//We check the collision of objects:
if (goingDown)
{
//If cheese moves down and there is the collision:
if (cheeseRectangle.IntersectsWith(breadRectangle))
{
//At the time of collision, the signal Beep
//is given:
Microsoft.VisualBasic.Interaction.Beep();
//We have the collision:
bool rightIn = breadRectangle.Contains(
cheeseRectangle.Right,
cheeseRectangle.Bottom);
bool leftIn = breadRectangle.Contains(
cheeseRectangle.Left,
cheeseRectangle.Bottom);
//types of collisions:
if (rightIn & leftIn)
{
//bounce up:
goingDown = false;
}
else
{
//bounce up:
goingDown = false;
//the bounces in horizontal direction:
if (rightIn)
{
goingRight = false;
}
if (leftIn)
{
goingRight = true;
}
}
}
}
} //End of the method updatePositions.
В режиме выполнения (Build, Build Selection; Debug, Start Without Debugging) при помощи кнопок Button и мыши мы можем перемещать хлеб и этим хлебом, как ракеткой, отбивать сыр вверх не только верхней стороной прямоугольника (описанного вокруг объекта), как было в предыдущем коде, но теперь и боковыми сторонами этого прямоугольника. Однако мы можем отбивать, только если сыр перемещается сверху вниз.
О проекте
О подписке