วิธีการคำนวณพื้นที่การมองเห็นในเกมแบบสองมิติได้อย่างรวดเร็ว

ฉันมีเมทริกซ์ของแผ่นกระเบื้องบนบางแผ่นที่มีวัตถุ ฉันต้องการคำนวณผู้เล่นที่สามารถมองเห็นไทล์และไม่ได้และฉันต้องทำอย่างมีประสิทธิภาพ (ดังนั้นมันจะคำนวณเร็วพอแม้ว่าฉันจะมีเมทริกซ์ขนาดใหญ่ (100x100) และวัตถุจำนวนมาก

ฉันพยายามทำด้วยอัลกอริทึมของ Bresenhamแต่มันช้า นอกจากนี้ยังทำให้ฉันมีข้อผิดพลาด:

----XXX-        ----X**-     ----XXX-
-@------        -@------     -@------
----XXX-        ----X**-     ----XXX-
(raw version)   (Besenham)   (correct, since tunnel walls are 
                              still visible at distance)

(@ is the player, X is obstacle, * is invisible, - is visible)

ฉันแน่ใจว่าสิ่งนี้สามารถทำได้ - หลังจากทั้งหมดเรามี NetHack, Zangband และพวกเขาทั้งหมดจัดการกับปัญหานี้อย่างใด :)

คุณสามารถแนะนำอัลกอริทึมสำหรับสิ่งนี้ได้อย่างไร

สำหรับความต้องการของฉันฉันจะกำหนดให้มองเห็นได้เช่นนี้: ไทล์สามารถมองเห็นได้เมื่ออย่างน้อยส่วนหนึ่ง (เช่นมุม) ของไทล์สามารถเชื่อมต่อกับศูนย์กลางของไทล์เพลเยอร์ด้วยเส้นตรงที่ไม่ตัดสิ่งกีดขวางใด ๆ

คำจำกัดความที่มองเห็นได้ของคุณมีดังต่อไปนี้:

ไทล์สามารถมองเห็นได้เมื่ออย่างน้อยส่วนหนึ่ง (เช่นมุม) ของไทล์สามารถเชื่อมต่อกับกึ่งกลางของเพลเยอร์ด้วยเส้นตรงที่ไม่ตัดสิ่งกีดขวางใด ๆ

คุณสามารถใช้แนวคิดนี้ได้อย่างแท้จริงโดยการติดตามรังสีจากไทล์เครื่องเล่นของคุณและตัดกันกับฉากของคุณ คุณพักจากการวนซ้ำแต่ละครั้งเมื่อรังสีชนกับสิ่งกีดขวาง (หรือเกินกว่าระยะทางที่กำหนด) เนื่องจากคุณสนใจเฉพาะแผ่นกระเบื้องที่ผู้เล่นสามารถมองเห็นได้โดยตรง ฉันจะแยกกระบวนการสำหรับคุณ:

1. ระบุระดับความแม่นยำที่คุณต้องการให้อัลกอริทึม นี่จะเป็นจำนวนรังสีที่คุณจะติดตาม
2. แบ่งวงกลมเต็ม 360 องศาด้วยความแม่นยำที่เลือกเพื่อทราบจำนวนองศาการหมุนระหว่างแต่ละเรย์
3. เริ่มต้นที่ 0 องศาและเพิ่มขึ้นตามจำนวนที่กำหนดในขั้นตอนที่ 2 สร้างรังสีโดยมีจุดกำเนิดที่กึ่งกลางของแผ่นกระเบื้องของผู้เล่นและทิศทางที่กำหนดโดยมุมมองปัจจุบัน
4. สำหรับแต่ละเรย์ให้เริ่มจากไทล์ผู้เล่นเดินไปตามทิศทางของเรย์จนกว่าคุณจะชนกับไทล์สิ่งกีดขวาง เพิ่มไทล์นั้นไปยังรายการไทล์ที่มองเห็นและดำเนินการต่อไปยังเรย์ถัดไป คุณอาจต้องการเพิ่มระยะห่างสูงสุดเพื่อ "ยอมแพ้" ในกรณีที่ไม่พบการปะทะกัน

นี่คือภาพแสดงตัวอย่างรังสี 3 ตัวอย่าง แผ่นสีที่เข้มกว่านั้นคือ "ผลลัพธ์" ของรังสีแต่ละชนิดคือตำแหน่งที่เกิดการชน คุณจะต้องทำซ้ำสิ่งนี้รอบ ๆ วงกลม:

ปรับแต่งระยะทางสูงสุดและจำนวนรังสีเพื่อประสิทธิภาพ น้อยเกินไปและคุณจะพลาดกระเบื้องมากเกินไปและประสิทธิภาพการทำงานของคุณจะประสบ ยิ่งไปกว่านั้นรังสีที่ต้องเดินทางไกลยิ่งมี "ข้อผิดพลาด" มากเท่านั้นและคุณจะต้องแม่นยำยิ่งขึ้น

แก้ไข

ตรวจสอบบทช่วยสอนต่อไปนี้เกี่ยวกับ raycasting โดยเฉพาะอย่างยิ่งขั้นตอนที่ 3 และขั้นตอนที่ 4 เพื่อช่วยให้คุณใช้จุดตัดของอัลกอริทึม:

http://www.permadi.com/tutorial/raycast/rayc7.html

ฉันอยากโยนรังสีเงาแทนที่จะเป็นแนวสายตา

สมมติว่านี่เป็นพื้นที่ดูของคุณ (พื้นที่ที่มองเห็นได้)

######################
#####.............####
###................###
##..................##
#....................#
#....................#
#..........@.........#
#....................#
#....................#
##..................##
###................###
#####.............####
######################

ไม่สามารถมองเห็น # blocks ในขณะที่ มองเห็นได้

ลองใส่อุปสรรค X:

######################
#####.............####
###................###
##.....X.....XXX....##
#......X.......X.....#
#...X.XX.............#
#...X......@.........#
#...X..........X.....#
#...XXXXXX...........#
##..................##
###....X...........###
#####.............####
######################

คุณมีรายการ X ที่อยู่ในพื้นที่มุมมองจากนั้นคุณทำเครื่องหมายว่าซ่อนทุกไทล์ที่อยู่ด้านหลังสิ่งกีดขวางนี้: เมื่อสิ่งกีดขวางถูกทำเครื่องหมายว่าซ่อนอยู่คุณจะลบมันออกจากรายการ

######################
#####.............####
###................###
##.....X.....XXX....##
#......X.......X.....#
#...X.XX.............#
#...X......@.........#
#...X..........X.....#
#...XXXXX*...........#
##......##..........##
###....*#..........###
#####.###.........####
######################

ในตัวอย่างด้านบนคุณสามารถเห็นเงาที่ถูกหล่อทางด้านขวาสุดของผนังด้านล่างและวิธีที่เงานี้ลบสิ่งกีดขวางที่ซ่อนอยู่ออกจากรายการของสิ่งกีดขวางที่คุณต้องตรวจสอบ (X ต้องตรวจสอบ; * ถูกตรวจสอบ)

หากคุณได้รับการจัดเรียงรายการโดยใช้พาร์ติชันไบนารีบางส่วนดังนั้น Cosest X จะถูกตรวจสอบก่อนคุณอาจเร่งความเร็วการตรวจสอบของคุณเล็กน้อย

คุณอาจใช้อัลกอริทึม "การรบทางเรือ" เพื่อตรวจสอบบล็อกของ X ในคราวเดียว (โดยทั่วไปมองหา adiacent X ที่อยู่ในทิศทางที่ทำให้กรวยเงากว้างขึ้น)

[แก้ไข]

จำเป็นต้องมีสองรังสีในการหล่อเงาอย่างถูกต้องและเนื่องจากแผ่นกระเบื้องเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าจึงสามารถทำการสันนิษฐานได้หลายวิธีโดยใช้สมมาตรที่มีอยู่

พิกัดของรังสีสามารถคำนวณได้โดยใช้การแบ่งช่องว่างอย่างง่าย ๆ รอบแผ่นสิ่งกีดขวาง:

แต่ละพื้นที่สี่เหลี่ยมประกอบด้วยตัวเลือกเกี่ยวกับมุมของกระเบื้องที่ควรเป็นขอบรูปกรวยเงา

เหตุผลนี้สามารถผลักดันต่อไปเพื่อเชื่อมต่อแผ่นกระเบื้องหลายแผ่นที่อยู่ติดกัน

ขั้นตอนแรกคือการทำให้แน่ใจว่าไม่มีสิ่งกีดขวางไปในทิศทางของผู้สังเกตการณ์ในกรณีนั้นให้พิจารณาสิ่งกีดขวางที่ใกล้ที่สุดแทน:

ถ้าแผ่นสีเหลืองเป็นสิ่งกีดขวางที่แผ่นนั้นกลายเป็นแผ่นสีแดงใหม่

ตอนนี้ให้พิจารณาขอบกรวยด้านบน:

แผ่นสีฟ้าเป็นตัวเลือกที่เป็นไปได้เพื่อให้กรวยเงากว้างขึ้น: หากอย่างน้อยหนึ่งในนั้นเป็นสิ่งกีดขวางรังสีสามารถเคลื่อนย้ายได้โดยใช้การแบ่งพื้นที่รอบแผ่นกระเบื้องดังที่เห็นมาก่อน

ไทล์สีเขียวเป็นตัวเลือกเฉพาะเมื่อผู้สังเกตการณ์อยู่เหนือเส้นสีส้มที่ตามมา:

สิ่งเดียวกันหมายถึงรังสีอื่นและตำแหน่งอื่นของผู้สังเกตการณ์เกี่ยวกับสิ่งกีดขวางสีแดง

แนวคิดพื้นฐานคือการครอบคลุมพื้นที่มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับการหล่อกรวยแต่ละครั้งและเพื่อลดรายการอุปสรรคที่จะตรวจสอบให้เร็วที่สุด

ปัญหาที่คุณพยายามแก้ไขบางครั้งเรียกว่า Field of View, FOV โดยย่อ ดังที่คุณพูดถึง roguelikes เป็นตัวอย่างคุณควรตรวจสอบสิ่งที่วิกิ RogueBasin พูดเกี่ยวกับเรื่องนี้ (มีลิงค์ไปสู่การใช้งาน): http://www.roguebasin.com/index.php?title=Field_of_Vision

มีอัลกอริทึมที่แตกต่างกันสองสามข้อที่มีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป - การเปรียบเทียบที่สะดวกมากมีให้ที่ RogueBasin: http://www.roguebasin.com/index.php?title=Comparative_study_of_field_of_view_algorithms_for_2D_grid_based_worlds

ฉันพบสิ่งนี้ซึ่งมีตัวอย่างที่ใช้งานได้:

http://www.redblobgames.com/articles/visibility/

คุณอาจพบhttp://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2011/12/12/shadowcasting-in-c-part-one.aspxประโยชน์พร้อมกับส่วนที่เหลือของซีรีส์