【H5/JS】遊戲常用演算法-碰撞檢測-畫素檢測演算法
使用畫素碰撞檢測法算是最精確的演算法了，當然，帶來的代價也是比較明顯的，那就是效率上的低下。除非是在極為特殊的情況下，要求使用非常精確的碰撞，否則，一般情況下在遊戲中是不建議使用這種演算法，特別是在執行效率不太高的HTML5遊戲中。
一般來說在使用畫素碰撞檢測之前會使用AABB矩形包圍盒先檢測兩個精靈是否有碰撞，如果AABB包圍盒檢測沒有碰撞，那一定是沒有碰撞到，反之，則不一定，需要進一步進行畫素檢測。如下圖所示，很明顯，雖然兩個精靈的包圍盒發生了碰撞，但兩個精靈本身沒有發生碰撞，所以在這種精靈的形狀極為不規則的情況下，除非使用多邊形包圍盒，並且需要多邊形和精靈的形狀極為接近，才能夠獲取好的效果，而且，別忘了，多邊形只適合凸多邊形的情況。
這樣，我們就只能採用畫素檢測演算法達到精確檢測的目的。接下來，先來看看畫素碰撞的原理，首先，我們知道所有的精靈都是由畫素點組成，而在canvas的畫素資料中每個點都是由RGBA四個資料組成。如果某個點的A（alpha值，透明度）為0則表示該點是透明的，比如在圖6-19中兩個精靈的空白部分的點的A值為0。如果兩個精靈發生碰撞，則表示兩個精靈有畫素點發生了重疊，即兩個精靈的畫素點座標相同，如下圖所示。
根據這個原理，基本上我們可以採取以下步驟來進行檢測。
（1）選擇需要檢測的兩個精靈。
（2）先檢測兩個精靈是否發生包圍盒碰撞，如果沒有則退出，否則獲取兩個矩形的相交區域，並繼續。
（3）把一個精靈繪製到和遊戲螢幕等大的空白的後臺緩衝區中，獲取緩衝區中在相交區域的畫素資料。
（4）清除後臺緩衝區。
（5）對另一個精靈進行步驟3的操作。
（6）得到兩個精靈在同一個相交矩形的畫素資料後，迴圈比較每一個畫素點，如果兩個精靈在同一位置的透明度不都是0，則表示兩個精靈有相交，退出迴圈，返回真。
需要注意的一點是，在第3步獲取相交區域的畫素資料中，需要在後臺另外的一個和遊戲螢幕等大的空白區域中繪製，而不能直接獲取遊戲畫面中的相交區域，因為兩個精靈在相交區域中的畫素已經發生了重疊【包圍盒】。
由以上的演算法可以看出，在進行畫素檢測的時候，需要另外一個緩衝區，把需要檢測的精靈繪製一次，需要清空緩衝區，最後還要使用一個for迴圈檢測畫素。如果相交區域為100×100個畫素點，則最壞的情況需要迴圈10 000 次，由此看來，這真不是一個省時的工作。
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=0">
<meta charset="UTF-8">
<title>盒包圍碰撞演算法-畫素檢測演算法</title>
<style>
#stage {
border: 1px solid lightgray;
}
</style>
</head>
<body>
<h1>包圍盒是否碰撞：<span class="hitTestBox">否</span></h1>
<h1>畫素檢測是否碰撞：<span class="hitTestPixel">否</span></h1>
<canvas id="stage"></canvas>
<img src="./images/penguin.png" alt="penguinImg" id="penguinImg" style="display:none" />
<img src="./images/giraffe.png" alt="giraffeImg" id="giraffeImg" style="display:none" />
</body>
<script>
window.onload = function () {
var stage = document.querySelector('#stage'),
ctx = stage.getContext('2d');
stage.width = 600;
stage.height = 600;
//建立後臺canvas
var bC = document.createElement("canvas");
bC.width = stage.width;
bC.height = stage.height;
var backBuf = bC.getContext("2d");
var penguin = document.querySelector('#penguinImg'),giraffe = document.querySelector('#giraffeImg');
var penguinImg = {
x:stage.width/2,
y:stage.height/2,
r:128,
data:null
},giraffeImg = {
x:100,
y:100,
r:128,
data:null
};
function drawImageBox(img,x,y,width,height){
ctx.beginPath();
ctx.rect(x,y,width,height);
ctx.stroke();
ctx.drawImage(img,x,y,width,height);
}
//快取畫布繪製方法
function drawImageBC(img,x,y,width,height){
backBuf.clearRect(0,0,stage.width,stage.height);
backBuf.save();
backBuf.drawImage(img,x,y,width,height);
backBuf.restore();
}
//獲取兩個矩形相交區域
function getInRect(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4) {
return [Math.max(x1,x3),Math.max(y1,y3),Math.min(x2,x4),Math.min(y2,y4)];
}
document.onkeydown = function (event) {
var e = event || window.event || arguments.callee.caller.arguments[0];
//根據地圖陣列碰撞將測
switch (e.keyCode) {
case 37:
console.log("Left");
if (penguinImg.x > 0) {
penguinImg.x -= 2;
}
break;
case 38:
console.log("Top");
if (penguinImg.y > 0) {
penguinImg.y -= 2;
}
break;
case 39:
console.log("Right");
if (penguinImg.x < stage.width) {
penguinImg.x += 2;
}
break;
case 40:
console.log("Bottom");
if (penguinImg.y < stage.height) {
penguinImg.y += 2;
}
break;
default:
return false;
}
};
stage.addEventListener('click', function (event) {
var x = event.clientX - stage.getBoundingClientRect().left;
var y = event.clientY - stage.getBoundingClientRect().top;
penguinImg.x = x;
penguinImg.y = y;
});
function update() {
ctx.clearRect(0, 0, 600, 600);
drawImageBox(giraffe,giraffeImg.x,giraffeImg.y,giraffeImg.r,giraffeImg.r);
drawImageBox(penguin,penguinImg.x,penguinImg.y,penguinImg.r,penguinImg.r);
document.querySelector('.hitTestBox').innerHTML = "否";
document.querySelector('.hitTestPixel').innerHTML = "否";
var rect = getInRect(giraffeImg.x,giraffeImg.y,giraffeImg.x+giraffeImg.r,giraffeImg.y+giraffeImg.r,penguinImg.x,penguinImg.y,penguinImg.x+penguinImg.r,penguinImg.y+penguinImg.r)
//如果沒有相交則退出
if(rect[0]>=rect[2]||rect[1]>=rect[3]) {
} else{
document.querySelector('.hitTestBox').innerHTML = "是";
giraffeImg.data = null;
penguinImg.data = null;
//獲取精靈在相交矩形畫素資料
drawImageBC(giraffe,giraffeImg.x,giraffeImg.y,giraffeImg.r,giraffeImg.r);
giraffeImg.data = backBuf.getImageData(rect[0],rect[1],rect[2],rect[3]).data;
drawImageBC(penguin,penguinImg.x,penguinImg.y,penguinImg.r,penguinImg.r);
penguinImg.data = backBuf.getImageData(rect[0],rect[1],rect[2],rect[3]).data;
for(var i=3;i<giraffeImg.data.length;i+=4)
{
if(giraffeImg.data[i]>0&&penguinImg.data[i]>0){
document.querySelector('.hitTestPixel').innerHTML = "是";
}
}
}
requestAnimationFrame(update);
}
update();
};
</script>
</html>線上預覽地址：https://github.com/krapnikkk/JS-gameMathematics