使用 Jbullet 进行 3D java 碰撞检测
3D java collision detection with Jbullet
所以我花了很长时间尝试从头开始为自己的游戏引擎开发碰撞检测系统，但由于时间不够而无果而终。最后我决定尝试使用 Jbullet 来使事情变得更快。现在文档基本上没用了，我在尝试将项目符号代码转移到 java 时遇到了一些困难（或者我转移的内容不起作用）。我一直在努力搜索库代码，但我希望节省的时间几乎没有用。所以，我要解释一下我在做什么，也许你们可以帮助我。我只是在寻找简单的碰撞检测，就像你撞到什么东西然后暂时打印一条线一样。剩下的我自己大概能搞定。
所以我创造了我的世界：
BroadphaseInterface broadphase = new DbvtBroadphase();
CollisionConfiguration collisionConfig = new DefaultCollisionConfiguration();
Dispatcher dispatcher = new CollisionDispatcher(collisionConfig);
ConstraintSolver solver = new SequentialImpulseConstraintSolver();
DynamicsWorld dynamicsWorld = new DiscreteDynamicsWorld(dispatcher, broadphase, solver, collisionConfig);
return dynamicsWorld;
所以我有我的实体 Class 并且在那里我有另一个 class 存储附加到该实体的物理对象的所有信息。这让我可以简单地做：entity.getPhysics().getCollisionObject()/.setPosition() 等...
然后我在 class:
中创建我的 CollisionObject
List<org.lwjgl.util.vector.Vector3f> mesh = model.getModel().getVertices();
ObjectArrayList<javax.vecmath.Vector3f> vertices = new ObjectArrayList<javax.vecmath.Vector3f>();
for(org.lwjgl.util.vector.Vector3f vertex:mesh){
javax.vecmath.Vector3f v = new javax.vecmath.Vector3f(vertex.x, vertex.y, vertex.z);
vertices.add(v);
}
ConvexHullShape shape = new ConvexHullShape(vertices);
ShapeHull hull = new ShapeHull(shape);
hull.buildHull(shape.getMargin());
ConvexHullShape newShape = new ConvexHullShape(hull.getVertexPointer());
CollisionObject result = newShape;
我相信这会从 LWJGL 库的 Vector3f 和 Jbullets Vector3f 转换已经制作好的网格，我用它来渲染我的实体。然后它从网格中的那些顶点创建一个 ConvexHullShape，我相信：
hull.buildHull(shape.getMargin());
应该可以简化网格（来自文档）。然后我只创建碰撞对象。很简单，我想...
我创建了我的刚体（虽然我不确定我需要一个刚体还是一个碰撞对象，如果有人能告诉我这是真的，那就太好了）：
//mass = 0, so that there is not any gravity application?
float mass = 0;
Transform transform = new Transform(new Matrix4f(new Quat4f(rotation.x, rotation.y, rotation.z, 1), position, scale));
this.transform = transform;
MotionState state = new DefaultMotionState(transform);
RigidBodyConstructionInfo info = new RigidBodyConstructionInfo(mass, state, shape);
RigidBody body = new RigidBody(info);
然后我开始我的游戏循环：
dynamicsWorld.stepSimulation(DisplayManager.getFrameTimeSeconds(), 7);
dynamicsWorld.performDiscreteCollisionDetection();
dynamicsWorld.setInternalTickCallback(new InternalTickCallback(){
@Override
public void internalTick(DynamicsWorld world, float delta) {
Dispatcher dispatcher = world.getDispatcher();
int manifoldCount = dispatcher.getNumManifolds();
for(int i = 0; i < manifoldCount; i ++){
PersistentManifold manifold = dispatcher.getManifoldByIndexInternal(i);
RigidBody object1 = (RigidBody)manifold.getBody0();
RigidBody object2 = (RigidBody)manifold.getBody1();
CollisionObject physicsObject1 = (CollisionObject)object1.getUserPointer();
CollisionObject physicsObject2 = (CollisionObject)object2.getUserPointer();
boolean contact = false;
javax.vecmath.Vector3f normal = null;
for (int j = 0; j < manifold.getNumContacts(); j++) {
ManifoldPoint contactPoint = manifold.getContactPoint(j);
if (contactPoint.getDistance() < 0.0f) {
contact = true;
normal = contactPoint.normalWorldOnB;
break;
}
}
if (contact) {
System.out.println("hit");
}
}
}
}, null);
我是从某人那里得到的...不过我忘记了。所以，基本上什么都没有发生……我不确定，但也许我必须将对象添加到流形中，或者类似的东西。不知道该怎么做。有帮助吗？
编辑：
我现在所做的是将碰撞形状创建为随机大小的框：
CollisionShape result = new BoxShape(new Vector3f(10,10,10));
然后我创建鬼身：
Transform transform = new Transform(new Matrix4f(new Quat4f(rotation.x, rotation.y, rotation.z, 1), position, scale));
this.transform = transform;
transform.origin.set(position);
GhostObject body = new GhostObject();
body.setCollisionShape(shape);
body.setWorldTransform(transform);
那我就照你说的做，还是不行return "hit";
int overlaps = player.getPhysics().getBody().getNumOverlappingObjects();
for(int i = 0; i < overlaps; i++){
//player.getPhysics().getBody().getOverlappingObject(i).
System.out.println("hit");
}
编辑 2：
所以我在我的实体中创建了这样的对象 class:
if(collision){
physics = new PhysicsEntity(dynamicsWorld, model,new javax.vecmath.Vector3f(position.x, position.y, position.z), new javax.vecmath.Vector3f(rotX, rotY, rotZ), scale);
physics.updatePosition(new javax.vecmath.Vector3f(position.x, position.y, position.z));
physics.updateRotation(new javax.vecmath.Vector3f(rotX, rotY, rotZ));
}
并更新位置和内容：
public void increasePosition(float dx,float dy, float dz){
this.position.x += dx;
this.position.y += dy;
this.position.z += dz;
physics.updatePosition(new javax.vecmath.Vector3f(position.x, position.y, position.z));
}
public void increaseRotation(float dx, float dy, float dz){
this.rotX += dx;
this.rotY += dy;
this.rotZ += dz;
physics.updateRotation(new javax.vecmath.Vector3f(rotX, rotY, rotZ));
}
好的，这是我的 PhysicsEntity class，我在其中设置它：
public PhysicsEntity(DynamicsWorld world, TexturedModel model, Vector3f position, Vector3f rotation, float scale){
this.model = model;
this.position = position;
this.rotation = rotation;
this.scale = scale;
shape = createShape();
body = createBody();
object = new CollisionObject();
object.setCollisionShape(shape);
world.addCollisionObject(body);
}
private GhostObject createBody(){
Transform transform = new Transform(new Matrix4f(new Quat4f(rotation.x, rotation.y, rotation.z, 1), position, scale));
this.transform = transform;
transform.origin.set(position);
GhostObject body = new GhostObject();
body.setCollisionShape(shape);
body.setWorldTransform(transform);
return body;
}
private CollisionShape createShape(){
CollisionShape result = new BoxShape(new Vector3f(10,10,10));
return result;
}
public void updatePosition(Vector3f position){
transform.origin.set(position);
body.setWorldTransform(transform);
}
public void updateRotation(Vector3f rotation){
transform.basis.set(new Quat4f(rotation.x, rotation.y, rotation.z, 1));
body.setWorldTransform(transform);
}
谢谢，
我对 Bullet 的经验仅限于 C++，但也许我能提供帮助。你说什么都没有发生是什么意思？物体是否正确受重力影响但没有调用碰撞回调或问题是它根本没有移动？它显然不会移动，因为它的质量为 0，所以它是静止的。质量为 0 的物体也可以是运动学的，如果你调用
body.setCollisionFlags(body .getCollisionFlags() | CollisionFlags.KINEMATIC_OBJECT);
body.setActivationState(CollisionObject.DISABLE_DEACTIVATION);
静态和运动物体都检测碰撞，但只检测动态物体（质量大于 0）。我建议首先使用简单的碰撞形状，例如球体。这样您就可以验证模拟是否有效。凸包可能很棘手。从一些简单的事情开始，生成一个工作示例。现在关于碰撞检测方法。当您调用 dynamicsWorld.stepSimulation 时，将应用所有力并进行碰撞检测和解决。所以在那之后你可以像检查在这个模拟步骤中哪些对象相互碰撞一样迭代 PersistentManifolds 。现在我不确定，但是当您调用 dynamicsWorld.performDiscreteCollisionDetection(); 时，很可能没有检测到碰撞，因为它们都刚刚解决了。
在几乎所有标准情况下，您都希望使用 RigidBody。例外情况是软体，如衣服和幽灵物体，可用于检测碰撞而无需任何反应。
编辑。
在不需要碰撞，只需要命中检测的情况下，你不需要RigidBody。它可以是静态的、动态的或运动学的，这两者都不是你的情况。相反，您想使用 GhostObject。它只是检测碰撞但不做出反应。您可以通过先调用其 getNumOverlappingObjects() 然后调用 getOverlappingObject(int index).
来轻松检查它是否与某些内容重叠
编辑2.
看来您正确地创建了对象。假设转换是正确的并且对象确实应该重叠你可能遗漏的是 dynamicsWorld.addCollisionObject(body); 我第一眼就错过了但看起来你只创建了对象但没有将它添加到世界所以 Bullet 引擎是不知道它的存在。
编辑3.
好的，所以还有一些建议只是为了确保应该检测到碰撞。您创建并添加到世界中的物理对象（幽灵或刚体）有多少（使用 dynamicsWorld.add...）？如果只有一个，显然不能检测到碰撞。 Bullet 不会与场景几何体碰撞物理对象，而只会与另一个物理对象碰撞。你能 post 你的代码，你在哪里创建和移动这些对象吗？
EDITn.
所以您已经 post 编辑了创建 PhysicsEntity 的函数，但我仍然不知道您创建了多少个实体以及使用了哪些参数。有必要检查它们的世界坐标是什么，并验证它们是否真的应该碰撞。
您对四元数的使用有点令人不安。您可能分别将参数 x、y、z 作为 x、y、z 轴的旋转传递。它不是这样工作的。我建议使用另一个构造函数，它将旋转轴和角度作为参数。
因为代码和问题非常复杂，我在你post编辑的代码中看不到直接原因，我建议使用调试器并逐步查看代码如果所有对象都正确初始化，它们的位置符合预期，最后进入碰撞代码，看看为什么没有发生。
所以我花了很长时间尝试从头开始为自己的游戏引擎开发碰撞检测系统，但由于时间不够而无果而终。最后我决定尝试使用 Jbullet 来使事情变得更快。现在文档基本上没用了，我在尝试将项目符号代码转移到 java 时遇到了一些困难（或者我转移的内容不起作用）。我一直在努力搜索库代码，但我希望节省的时间几乎没有用。所以，我要解释一下我在做什么，也许你们可以帮助我。我只是在寻找简单的碰撞检测，就像你撞到什么东西然后暂时打印一条线一样。剩下的我自己大概能搞定。
所以我创造了我的世界：
BroadphaseInterface broadphase = new DbvtBroadphase();
CollisionConfiguration collisionConfig = new DefaultCollisionConfiguration();
Dispatcher dispatcher = new CollisionDispatcher(collisionConfig);
ConstraintSolver solver = new SequentialImpulseConstraintSolver();
DynamicsWorld dynamicsWorld = new DiscreteDynamicsWorld(dispatcher, broadphase, solver, collisionConfig);
return dynamicsWorld;
所以我有我的实体 Class 并且在那里我有另一个 class 存储附加到该实体的物理对象的所有信息。这让我可以简单地做：entity.getPhysics().getCollisionObject()/.setPosition() 等...
然后我在 class:
中创建我的 CollisionObject List<org.lwjgl.util.vector.Vector3f> mesh = model.getModel().getVertices();
ObjectArrayList<javax.vecmath.Vector3f> vertices = new ObjectArrayList<javax.vecmath.Vector3f>();
for(org.lwjgl.util.vector.Vector3f vertex:mesh){
javax.vecmath.Vector3f v = new javax.vecmath.Vector3f(vertex.x, vertex.y, vertex.z);
vertices.add(v);
}
ConvexHullShape shape = new ConvexHullShape(vertices);
ShapeHull hull = new ShapeHull(shape);
hull.buildHull(shape.getMargin());
ConvexHullShape newShape = new ConvexHullShape(hull.getVertexPointer());
CollisionObject result = newShape;
我相信这会从 LWJGL 库的 Vector3f 和 Jbullets Vector3f 转换已经制作好的网格，我用它来渲染我的实体。然后它从网格中的那些顶点创建一个 ConvexHullShape，我相信：
hull.buildHull(shape.getMargin());
应该可以简化网格（来自文档）。然后我只创建碰撞对象。很简单，我想...
我创建了我的刚体（虽然我不确定我需要一个刚体还是一个碰撞对象，如果有人能告诉我这是真的，那就太好了）：
//mass = 0, so that there is not any gravity application?
float mass = 0;
Transform transform = new Transform(new Matrix4f(new Quat4f(rotation.x, rotation.y, rotation.z, 1), position, scale));
this.transform = transform;
MotionState state = new DefaultMotionState(transform);
RigidBodyConstructionInfo info = new RigidBodyConstructionInfo(mass, state, shape);
RigidBody body = new RigidBody(info);
然后我开始我的游戏循环：
dynamicsWorld.stepSimulation(DisplayManager.getFrameTimeSeconds(), 7);
dynamicsWorld.performDiscreteCollisionDetection();
dynamicsWorld.setInternalTickCallback(new InternalTickCallback(){
@Override
public void internalTick(DynamicsWorld world, float delta) {
Dispatcher dispatcher = world.getDispatcher();
int manifoldCount = dispatcher.getNumManifolds();
for(int i = 0; i < manifoldCount; i ++){
PersistentManifold manifold = dispatcher.getManifoldByIndexInternal(i);
RigidBody object1 = (RigidBody)manifold.getBody0();
RigidBody object2 = (RigidBody)manifold.getBody1();
CollisionObject physicsObject1 = (CollisionObject)object1.getUserPointer();
CollisionObject physicsObject2 = (CollisionObject)object2.getUserPointer();
boolean contact = false;
javax.vecmath.Vector3f normal = null;
for (int j = 0; j < manifold.getNumContacts(); j++) {
ManifoldPoint contactPoint = manifold.getContactPoint(j);
if (contactPoint.getDistance() < 0.0f) {
contact = true;
normal = contactPoint.normalWorldOnB;
break;
}
}
if (contact) {
System.out.println("hit");
}
}
}
}, null);
我是从某人那里得到的...不过我忘记了。所以，基本上什么都没有发生……我不确定，但也许我必须将对象添加到流形中，或者类似的东西。不知道该怎么做。有帮助吗？
编辑： 我现在所做的是将碰撞形状创建为随机大小的框：
CollisionShape result = new BoxShape(new Vector3f(10,10,10));
然后我创建鬼身：
Transform transform = new Transform(new Matrix4f(new Quat4f(rotation.x, rotation.y, rotation.z, 1), position, scale));
this.transform = transform;
transform.origin.set(position);
GhostObject body = new GhostObject();
body.setCollisionShape(shape);
body.setWorldTransform(transform);
那我就照你说的做，还是不行return "hit";
int overlaps = player.getPhysics().getBody().getNumOverlappingObjects();
for(int i = 0; i < overlaps; i++){
//player.getPhysics().getBody().getOverlappingObject(i).
System.out.println("hit");
}
编辑 2：
所以我在我的实体中创建了这样的对象 class:
if(collision){
physics = new PhysicsEntity(dynamicsWorld, model,new javax.vecmath.Vector3f(position.x, position.y, position.z), new javax.vecmath.Vector3f(rotX, rotY, rotZ), scale);
physics.updatePosition(new javax.vecmath.Vector3f(position.x, position.y, position.z));
physics.updateRotation(new javax.vecmath.Vector3f(rotX, rotY, rotZ));
}
并更新位置和内容：
public void increasePosition(float dx,float dy, float dz){
this.position.x += dx;
this.position.y += dy;
this.position.z += dz;
physics.updatePosition(new javax.vecmath.Vector3f(position.x, position.y, position.z));
}
public void increaseRotation(float dx, float dy, float dz){
this.rotX += dx;
this.rotY += dy;
this.rotZ += dz;
physics.updateRotation(new javax.vecmath.Vector3f(rotX, rotY, rotZ));
}
好的，这是我的 PhysicsEntity class，我在其中设置它：
public PhysicsEntity(DynamicsWorld world, TexturedModel model, Vector3f position, Vector3f rotation, float scale){
this.model = model;
this.position = position;
this.rotation = rotation;
this.scale = scale;
shape = createShape();
body = createBody();
object = new CollisionObject();
object.setCollisionShape(shape);
world.addCollisionObject(body);
}
private GhostObject createBody(){
Transform transform = new Transform(new Matrix4f(new Quat4f(rotation.x, rotation.y, rotation.z, 1), position, scale));
this.transform = transform;
transform.origin.set(position);
GhostObject body = new GhostObject();
body.setCollisionShape(shape);
body.setWorldTransform(transform);
return body;
}
private CollisionShape createShape(){
CollisionShape result = new BoxShape(new Vector3f(10,10,10));
return result;
}
public void updatePosition(Vector3f position){
transform.origin.set(position);
body.setWorldTransform(transform);
}
public void updateRotation(Vector3f rotation){
transform.basis.set(new Quat4f(rotation.x, rotation.y, rotation.z, 1));
body.setWorldTransform(transform);
}
谢谢，
我对 Bullet 的经验仅限于 C++，但也许我能提供帮助。你说什么都没有发生是什么意思？物体是否正确受重力影响但没有调用碰撞回调或问题是它根本没有移动？它显然不会移动，因为它的质量为 0，所以它是静止的。质量为 0 的物体也可以是运动学的，如果你调用
body.setCollisionFlags(body .getCollisionFlags() | CollisionFlags.KINEMATIC_OBJECT);
body.setActivationState(CollisionObject.DISABLE_DEACTIVATION);
静态和运动物体都检测碰撞，但只检测动态物体（质量大于 0）。我建议首先使用简单的碰撞形状，例如球体。这样您就可以验证模拟是否有效。凸包可能很棘手。从一些简单的事情开始，生成一个工作示例。现在关于碰撞检测方法。当您调用 dynamicsWorld.stepSimulation 时，将应用所有力并进行碰撞检测和解决。所以在那之后你可以像检查在这个模拟步骤中哪些对象相互碰撞一样迭代 PersistentManifolds 。现在我不确定，但是当您调用 dynamicsWorld.performDiscreteCollisionDetection(); 时，很可能没有检测到碰撞，因为它们都刚刚解决了。
在几乎所有标准情况下，您都希望使用 RigidBody。例外情况是软体，如衣服和幽灵物体，可用于检测碰撞而无需任何反应。
编辑。
在不需要碰撞，只需要命中检测的情况下，你不需要RigidBody。它可以是静态的、动态的或运动学的，这两者都不是你的情况。相反，您想使用 GhostObject。它只是检测碰撞但不做出反应。您可以通过先调用其 getNumOverlappingObjects() 然后调用 getOverlappingObject(int index).
编辑2.
看来您正确地创建了对象。假设转换是正确的并且对象确实应该重叠你可能遗漏的是 dynamicsWorld.addCollisionObject(body); 我第一眼就错过了但看起来你只创建了对象但没有将它添加到世界所以 Bullet 引擎是不知道它的存在。
编辑3.
好的，所以还有一些建议只是为了确保应该检测到碰撞。您创建并添加到世界中的物理对象（幽灵或刚体）有多少（使用 dynamicsWorld.add...）？如果只有一个，显然不能检测到碰撞。 Bullet 不会与场景几何体碰撞物理对象，而只会与另一个物理对象碰撞。你能 post 你的代码，你在哪里创建和移动这些对象吗？
EDITn.
所以您已经 post 编辑了创建 PhysicsEntity 的函数，但我仍然不知道您创建了多少个实体以及使用了哪些参数。有必要检查它们的世界坐标是什么，并验证它们是否真的应该碰撞。
您对四元数的使用有点令人不安。您可能分别将参数 x、y、z 作为 x、y、z 轴的旋转传递。它不是这样工作的。我建议使用另一个构造函数，它将旋转轴和角度作为参数。
因为代码和问题非常复杂，我在你post编辑的代码中看不到直接原因，我建议使用调试器并逐步查看代码如果所有对象都正确初始化，它们的位置符合预期，最后进入碰撞代码，看看为什么没有发生。