在2D游戏中使用简单的碰撞函数实现角色移动

在这学期我们寝室共同制作的2D游戏项目中，我仔细研究了2D游戏角色的操作逻辑。

在我们的项目中，Player 类是玩家类。这个类中的 move( ) 函数负责玩家移动。

玩家移动需要考虑四个方向：跳跃。向右移动、向左移动、重力。
另外，我们还要考虑碰撞。

1、move( ) 函数部分

我将 move( ) 函数分为三个部分：

• 左右移动
• 跳跃
• 重力作用下的向下移动

分别在move函数中调用这三个移动函数，角色就可以实现移动功能。

1.1、左右移动函数

左右移动是最简单的部分。我是这样实现的：

• 创建两个临时的变量 x‘、y’ ；将玩家坐标 x、y 保存。
• 进行判断
  • 如果同时按下 A、D 按键，不进行任何操作。
  • 只按 A 不按 D ，如果玩家x坐标在窗口范围内；更改玩家x坐标使其向左移动。
  • 只按 D 不按 A ，如果玩家x坐标在窗口范围内；更改玩家x坐标使其向右移动。
• 调用碰撞函数（后面会详细说）检测碰撞，如果碰撞就将玩家位置改为 x'、y‘。

1.2、跳跃函数

跳跃比较复杂，我经过思考后，决定使用状态机的思想实现跳跃。

为Player类创建一个 int 变量表示跳跃状态，Player的状态有下面三种：

• 状态0：处于实体上
  如果玩家按下空格，游戏就要作出反应，将状态切换为1
• 状态1：跳跃上升中
  此状态说明玩家正在按下空格。
  处于此状态下时，如果检测到玩家没有按下空格，则立即将状态切换成状态2
• 状态2：正在下落
  此时重力部分正在起作用。
  处于此状态时，如果调用表面检测函数检测到Player正在处于实体上，就将状态改为1。
  下落时玩家按下空格不会有反应，不会跳跃。

跳跃函数需要计算按下空格时，每帧将Player向上移动多远的距离。
但是跳跃一般是非线性的。
这意味着我们不能只知道两帧之间的时间差 Δt，我们还需要知道玩家按下空格的时间 st。

st 只在状态1中有用，且每次跳跃刚开始的时候都是0，因此我们需要在状态切换的时候清空 st。

st 还能用来判断按下空格时间是否达到最大跳跃时间。
这样能够避免一直按下空格一直向上运动。

在跳跃函数的开头，我们要检测并切换当前Player状态。

• 当前状态为0且按下空格：状态变为1，清空 st。
• 当前状态为1且没有按下空格：状态变为2，清空 st。
• 当前状态为1且 st 已经达到了最大跳跃时间：状态变为2，清空 st。
• 当前状态为2且在实体上方表面：状态变为0，清空 st。

随后进行操作：

• 状态0：处于实体上
  • 无操作
• 状态1：跳跃上升中
  • 更新空格按下时长 st += Δt。
  • 创建两个临时的变量 x‘、y’ ；将玩家坐标 x、y 保存。
  • 计算应当上升多少像素。
  • 更改Player的 y 值。
  • 调用碰撞函数检测碰撞，如果碰撞就返回x'、y'的位置。
• 状态2：正在下落
  • 无操作

1.3、重力函数

重力部分比较简单。

• 创建两个临时的变量 x‘、y’ ；将玩家坐标 x、y 保存。
• 检查跳跃状态：
  • 如果处于上升状态就直接return。
  • 如果不处于上升状态，更改 Player 的 y 坐标使其向下移动。
• 调用碰撞函数（后面会详细说）检测碰撞，如果碰撞就将玩家位置改为 x'、y‘。

考虑到一个问题，如果有这样的情况：
如果每帧重力令 Player 下降2个像素，而 Player 现在正处于实体的一个像素上方；
这样每帧调用碰撞函数都会检测到碰撞，那么 Player 就会永远悬空实体一个像素。

解决方法我想到两个：

• 更改逻辑，使得碰撞函数能够检测重叠距离，如果发生重叠可以只移动重叠距离即可，不需要回到原来位置。
• （代码量少但是效率低）当重力函数检测到碰撞的时候，尝试将物体向下移动一个像素，再检测碰撞。

2、碰撞

一个函数负责检测碰撞（即 Player 与其他实体是否有重叠）。
另外还有一个函数负责检测 Player 是否在实体表面。

下面的函数负责检测两个 GameObject 之间是否有碰撞：

bool CheckCollision(GameObject& one, GameObject& two) 
    // 碰撞检测
{
    // collision x-axis?
    bool collisionX = one.Position.x + one.Size.x >= two.Position.x &&
        two.Position.x + two.Size.x >= one.Position.x;
    // collision y-axis?
    bool collisionY = one.Position.y + one.Size.y >= two.Position.y &&
        two.Position.y + two.Size.y >= one.Position.y;
    // collision only if on both axes
    return collisionX && collisionY;
}

由于本项目中，Player类与其他实体都是GameObject类的子类。
因此写一个函数，令Player与其他所有的实体（例如砖块等）检测一遍碰撞即可。

3、总结

最终我们决定角色可以无限上升（体现幽灵飘的特性），而不是开始的时候设想的类似马里奥的跳跃感觉。

所以我最初写的跳跃逻辑没有了用武之地，不过好在最后游戏的呈现效果不错。