理解引導行為 路徑跟蹤

2022-04-10 06:33:47 字數 3436 閱讀 9558

路徑跟蹤是遊戲開發中乙個經常出現的問題。此教程涵蓋引導行為的路徑跟蹤,這裡的路徑是提前根據點和線預設好的。

注意:雖然此教程是用as3和flash實現的,你也可以在其他語言開發環境下使用這些類似的技巧和概念。當然前提是需要有基本的數學向量的知識。

介紹路徑跟蹤可以用多種方式實現。reynolds原型就是使用線來實現的,這裡需要嚴格的按照線來實現。

根據不同情況,準確度要求不同。角色可以根據線路運動,但是只是做乙個參照而不是嚴格按照軌道來執行。

此教程的路徑跟蹤是reynolds原型的簡化實現。執行效果不錯,但是嚴重依靠數學的向量投影計算。

設定路徑

路徑可以是線連線的點的集合。即使曲線也可以用來描述路徑,點和線處理處理得到相同的結果要簡單的多。

1

public

class

path28

9public

function addnode(node :vector3d) :void

1213

public

function getnodes() :vector.

16 }

如果需要使用曲線,則可以將其簡化為一些連線的點:

曲線和直線

path類將用來描述路徑。一般來說此類包含乙個點向量和一些處理列表的方法:

每個路徑中的點都是乙個三維空間中點的表示方式,角色的位置也是如此。

逐個節點移動

為了根據路徑導航,角色從路線起始逐個節點移動直到到達路線末點。

路徑中的每個點都可以看做為乙個物件,因此行為檢視如下所示:

挨個點檢視

角色會不斷檢視當前點,直到到達為止,然後路徑中下乙個點作為當前點。正如前面的碰撞避免教程中所述,每個行為的力都是在遊戲更新時重新計算,因此從乙個節點到另乙個節點是圓滑的。

character類需要兩個額外的屬性來引導導航過程:當前節點和路徑跟蹤的引用。

類如下所示:

1

public

class

boid221

}22}23

24return

null;25

}2627private

function distance(a :object, b :object) :number

30(...)

31 }

pathfollowing()函式用來產生路徑跟蹤方向,當前是沒有的,但是它還是會選擇合適的目標。path!=null測試角色是否跟蹤任何路徑。如果是的話,就用當前節點作為當前目標。

如果當前點和角色位置之間的目標數少於10,意味著角色已經到達當前節點,如果上述成立則將currentnode增加一,表示角色將在路徑中尋找下乙個點。整個過程迴圈執行,知道路徑裡沒有點為止。

計算和新增方向

促使角色在路徑中不斷尋找節點的是尋找力。pathfollwing()函式以及選擇了合適的節點,現在需要返回促使角色前進的的節點:

路徑追蹤後會計算方向,然後加到角色速度向量裡:

1

private

function

pathfollowing() :vector3d 15}

16}1718

return target != null ? seek(target) : new

vector3d();

19 }

路徑引導方向跟追尋行為類似,角色不斷根據目標調整方向。不同之處在於角色是在尋找乙個不動的目標,這樣就可以在角色逐漸靠近的時候忽略另乙個。

結果如下:

1 steering = nothing(); //

the null vector, meaning "zero force magnitude"

2 steering = steering +pathfollowing();

34 steering =truncate (steering, max_force)

5 steering = steering /mass

67 velocity = truncate (velocity +steering, max_speed)

8 position = position + velocity

實際中的路徑跟蹤。點選來檢視方向。

柔化軌跡

當前的實現需要所有角色接觸路徑中的點來選擇下乙個目標。因此角色可能執非預期的動作模式,例如圍繞乙個點圓周運動直到到達。

實際中,每個運動都遵循最優原則。例如乙個人不可能總是在走廊中間行走。如果是乙個拐彎,那麼人會不斷靠近牆,然後拐彎來縮短距離。

上述的模式可以通過在路徑中新增半徑來不斷重複。將半徑應用到點,就可以看到路徑的寬。這樣就可以控制角色不斷沿著路徑走。

半徑對路徑跟蹤的影響

如果角色和點之間的距離小於等於半徑,那表示已經到達點。這樣就可以根據線和點來做引導。

利用半徑進行路徑跟蹤。點選force按鈕來檢視方向,點選+跟-按鈕來動態調整半徑尺寸。

半徑越大,路徑越寬,角色拐彎的距離也就越大。半徑的值可以用來產生不同的追蹤模式。

前進和後退

有時候需要讓角色不斷移動,直到到達路徑末尾。例如在巡邏模式中,角色需要在到達末尾後返回起點,追蹤相同的點。

我們可以在character類裡新增pathdir屬性。此屬性是乙個整型值,用來控制角色沿著路徑的方向。如果pathdir是1,則表示向路徑末尾運動,-1表示向起始點運動。

pathfollowing()函式做如下改動:

1

private

function

pathfollowing() :vector3d 16}

17}1819

return target != null ? seek(target) : new

vector3d();

20 }

跟之前版本不同,此處的pathdir新增到currentnode屬性裡。這樣就允許角色選擇基於當前位置的路徑的下乙個點了。

然後通過乙個測試來檢測角色是否到達路徑末尾。如果到達,就將pathdir乘以-1,也就是取相反值,來讓角色反方向行走。

結果是乙個不斷來回運動的模式:

上述是利用半徑的來回路徑追蹤模式。點選force按鈕來顯示方向,點選+或者-來動態調整半徑尺寸。

總結路徑追蹤行為執行任何角色按照預先設定好的路徑運動。路徑是根據點來指引,可以調寬窄,產生不同運動模式來更貼近現實。

此教程中涵蓋的實現時給予reynolds提出的路徑追蹤行為原型的,但是還是獲得良好的效果。

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