[Lua][Love] 有效碰撞处理の类别与位掩码 | fixture:setFilterData

有效的碰撞处理

只用IF判断

假设在一个物理世界，不希望两个同类实体发生碰撞，那么

local begin_contact_callback = function(fixture_a, fixture_b)
  local entity_a_type = fixture_a:getUserData()
  local entity_b_type = fixture_b:getUserData()
  -- 如果碰撞的两个实体不同
  if entity_a_type ~= entity_b_type then
	-- 
  end
end

但是如果新加了可互动元素，如一种道具，只能跟玩家实体碰撞，那么

local begin_contact_callback = function(fixture_a, fixture_b)
  local a = fixture_a:getUserData()
  local b = fixture_b:getUserData()
  if (a == 'powerup' and b == 'player') or (a == 'player' and b == 'powerup') then
	--
  elseif a ~= b and a ~= 'powerup' and b~= 'powerup' then
	--
  end
end

如果再加上其他东西，比如只有玩家可以推动的方块，代码量会飞速膨胀

⭐ 使用二进制和位掩码

假设游戏已经有几十种实体，我们可以根据实体在游戏内的作用归为五类，给每种实体绑定类别和位掩码

实体类别	类别对应的二进制	位掩码
场景（如云、花）	0000	0000
玩家	0001	1110
道具	0010	1001
敌人	0100	1001
墙体	1000	1111

比如玩家实体和敌人实体，在函数中我们提取玩家的类别和敌人的位掩码做位与运算

0001   玩家 类别
1001   敌人 位掩码
----
0001   不为0 发生碰撞

再举个例子，敌人碰撞到了道具

0100   敌人 类别
1001   道具 位掩码
----
0000   为0 不发生碰撞

因此，在上面表格的情况下

• 场景实体没有被分配类别（要保证某1位为1），不会和任何实体发生碰撞
• 玩家实体不能相互碰撞，能与道具、敌人、墙体发生碰撞
• 道具实体能跟墙体、玩家发生碰撞
• 敌人实体能跟墙体、玩家发生碰撞
• 墙体实体能跟所有类别发生碰撞（除场景）

注：如果实体不能跟墙体发生碰撞，那么一旦生成就会直接无限坠落至无底洞

绑定到实体

先生成实体的类别二进制和位掩码，比如在squre.lua中，创建了一个实体squre

某种情况下，实体可以属于多个类别，比如1011，这个实体既是墙体也是敌人、玩家，虽然逻辑上是不可能的，但相应的碰撞处理均会发生

⭐ 两个苹果，第一个苹果可以只是场景摆件，仅与地形碰撞；第二个苹果可以是道具，与地形和玩家均可碰撞

square.category = tonumber('0001', 2)
square.mask = tonumber('1110', 2)
square.group = 0

绑定到fixture上，由于设置了类别和位掩码，组号填0意味着没有组别

square.fixture:setFilterData(square.category, square.mask, square.group)
-- Fixture:setCategory, Fixture:setMask or Fixture:setGroupIndex 

LOVE 引擎最多支持16位二进制的类别和位掩码，即0000000000000000

⭐ fixture创建时默认类别为1D，位掩码为65535D，组别均为0

代码与效果

-- entities/block.lua
local world = require 'world'

return function(x, y, width, height, rigidbody, category, bitmask, group)
    e = {}
    e.body = love.physics.newBody(world, x, y, rigidbody)
    e.body:setMass(32)
    e.shape = love.physics.newRectangleShape(width, height)
    e.fixture = love.physics.newFixture(e.body, e.shape)
    e.fixture:setFilterData(category, bitmask, group)

    function e:draw()
        love.graphics.polygon('line', self.body:getWorldPoints(self.shape:getPoints()))
        local x, y = self.body:getPosition()
        love.graphics.print({{0, 1, 0}, (category .. '+' .. bitmask) or group}, x, y, nil)
    end
    return e
end

下面我们定义了两个类别，分别是001和010

local entities = {block(400, 400, 300, 10, 'static', '001', '011', 0),
                  block(400, 300, 50, 50, 'dynamic', '011', '011', 0),
                  block(400, 200, 40, 40, 'dynamic', '010', '011', 0),
                  block(400, 100, 30, 30, 'dynamic', '010', '011', 0)}

修改第二个和第三个方块的位掩码

local entities = {block(400, 400, 300, 10, 'static', '001', '011', 0),
                  block(400, 300, 50, 50, 'dynamic', '011', '000', 0),
                  block(400, 200, 40, 40, 'dynamic', '010', '001', 0),
                  block(400, 100, 30, 30, 'dynamic', '010', '011', 0)}

⭐ 组别

我们可以为各个实体设置组别，同组别将直接无视类别与位掩码的计算结果，同组别且正数总是会碰撞，同组别且负数总不会碰撞。

    e.fixture:setFilterData( xx , xx , group)
    -- e.fixture:setGroupIndex(group)

考虑如下代码

local entities = {block(400, 400, 300, 10, 'static', '001', '011', 0),
                  block(400, 300, 50, 50, 'dynamic', '010', '001', 0),
                  block(400, 200, 40, 40, 'dynamic', '010', '001', 0)}

第二个方块跟第三个方块不会碰撞，设置组别为1

local entities = {block(400, 400, 300, 10, 'static', '001', '011', 0),
                  block(400, 300, 50, 50, 'dynamic', '010', '001', 1),
                  block(400, 200, 40, 40, 'dynamic', '010', '001', 1)}

再考虑如下代码，

local entities = {block(400, 400, 300, 10, 'static', '001', '011', 0),
                  block(400, 300, 50, 50, 'dynamic', '010', '011', 1),
                  block(400, 200, 40, 40, 'dynamic', '010', '011', 1)}

第二个方块跟第三个方块会碰撞，将组别设置为-1，即使算出来要发生碰撞，由于相同组且是负数，永远也不会碰撞

local entities = {block(400, 400, 300, 10, 'static', '001', '011', 0),
                  block(400, 300, 50, 50, 'dynamic', '010', '011', -1),
                  block(400, 200, 40, 40, 'dynamic', '010', '011', -1)}