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ios - 确定一组像素的表面法线的最佳方法?

coder 2024-01-26 原文

我目前的一项工作是为 iOS Cocos2D 创建一个 2D 可破坏地形引擎(参见 https://github.com/crebstar/PWNDestructibleTerrain)。毫无疑问,它处于婴儿阶段,但自几周前开始以来,我已经取得了重大进展。但是,我在计算表面法线时遇到了一些性能障碍。

注意:对于我的可破坏地形引擎,alpha 为 0 被认为不是坚实的地面。

下面发布的方法在给定小矩形(例如 n < 30)时效果很好。任何高于="" 30="" 的值都会导致帧速率下降。如果你接近="" 100x100,那么你还不如在="" sprite="" 试图穿越地形时看书。目前,这是我能想到的最好的改变="" sprite="" 在地形上漫游时的角度的方法(要获得="" sprite="" 方向的角度,只需取="" 100="" *="" 法线="" *="" (1,0)="" 向量的点积)。="">

-(CGPoint)getAverageSurfaceNormalAt:(CGPoint)pt withRect:(CGRect)area {

float avgX = 0;
float avgY = 0;
ccColor4B color = ccc4(0, 0, 0, 0);
CGPoint normal;
float len;

for (int w = area.size.width; w >= -area.size.width; w--) {
    for (int h = area.size.height; h >= -area.size.height; h--) {
        CGPoint pixPt = ccp(w + pt.x, h + pt.y);
        if ([self pixelAt:pixPt colorCache:&color]) {
            if (color.a != 0) {
                avgX -= w;
                avgY -= h;
            } // end inner if
        } // end outer if
    } // end inner for
} // end outer for

len = sqrtf(avgX * avgX + avgY * avgY);
if (len == 0) {
    normal = ccp(avgX, avgY);
} else {
    normal = ccp(avgX/len, avgY/len);
} // end if

return normal;
} // end get

我的问题是我的 sprite 需要更大的矩形才能使它们的运动看起来逼真。我考虑过缓存所有表面法线,但这会导致知道何时重新计算表面法线的问题,而且这些计算也非常昂贵( block 应该有多大?)。另一个较小的问题是我不知道如何正确处理长度为 0 的情况。

所以我被困住了……非常感谢社区的任何建议!我的方法是最好的方法吗?还是我应该重新考虑算法?我是游戏开发的新手,一直希望学习新的提示和技巧。

最佳答案

有人在另一个论坛上回答了这个问题。我将发布修改后的 getSurfaceNormal 函数。这实现了 Nathan Reed 描述的第二种算法

-(CGPoint)getSurfaceNormalAt:(CGPoint)pt withSquareWidth:(int)area { //该方法只查看表面像素

int avgX = 0;
int avgY = 0;
CGPoint normal;
float len;
ccColor4B color = ccc4(0, 0, 0, 0);

for (int w = area; w >= -area; w--) {
    int h = area;
    do {
        if ([self pixelAt:ccp(w + pt.x, h + pt.y) colorCache:&color]) {
            if (color.a != 0) {
                if (w < 0) {
                    avgX -= w;
                    avgY -= h;
                } else {
                    avgX += w;
                    avgY += h;
                }
                break;
            } // end inner if
        } // end outer if
        h--;
    } while (h >= -area);
} // end for
int perpX = -avgY;
int perpY = avgX;
len = sqrtf(perpX * perpX + perpY * perpY);
normal = ccp(perpX/len, perpY/len);

return normal;
}

这也是此人的原始帖子:归功于 Nathan Reed 的回答

我认为您的基本想法是正确的。我将总结您当前的代码在做什么。要获得点周围区域内的平均法线,您需要将所有像素聚集在以该点为中心的矩形中。对于矩形中所有实心地面的像素,您正在对从像素到查询点的向量进行平均。实际上,您是在计算从附近实体像素的质心到查询点的向量。

我有两个一般性建议来加快速度。首先是您不需要查看搜索区域中的每个 像素。您可能可以通过使用稀疏采样获得非常好的近似值:只查看几个孤立的像素,均匀分布在搜索区域中。例如,您可以在循环中以 2 到 5 个像素而不是 1 个像素为单位步进;这会给你一个稀疏的网格采样,这可能足以逃脱。 Poisson disk sampling也是一种常见的稀疏采样方法,尤其是在用于软阴影、SSAO 等的像素着色器中。您预先计算泊松盘模式(只需将点存储在代码中的静态数组中)并将模式缩放到所需搜索的大小运行时的区域。

第二个建议是您可以将二维搜索替换为一系列一维搜索。如果我理解正确的话,你并不真正关心地下有什么,你只关心地面表面的方向。因此,您可以沿着搜索区域的顶部选择几个点,然后从每个起点向下进行一维搜索,直到找到一个实心像素。在 ASCII 艺术中,

X   X   X   X
|   |   |   |
|   |   | ..*
| ..*...*....
*............

X 是起点,竖线是一维搜索,点是地面,星星是搜索找到的地面点。一旦你有了这些点,你就可以计算从每个点到中心点的平均向量,但是对中心左侧的点的向量取反,而对右侧的点不做任何处理。这应该可以防止平均值出现零,并且会为您提供一个指向右侧地形的切线向量。计算垂直于该向量的向量,您将得到法线。

关于ios - 确定一组像素的表面法线的最佳方法?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/17329741/

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