游戏开发笔记（九）：tile map对象转Box2D物体

BlaXuan · 发表于 2022-10-19 10:26

前两篇文章分别讨论了tile map在游戏中的批渲染和“编辑”处理功能，这里继续讨论tile map的第三个主题：如何将tile map对象转成Box2D物体。
Tiled软件并不提供某种标记功能，标注某个图形层瓦片(tile)为某个特定物体，相反它另起一个对象层，通过独立对象的方式提供非图像信息，实现渲染与逻辑分离。从识别的角度来看，不同的对象可以用不同的层进行分类，比如砖块，可以起一个Brick对象层，金币可以起一个Coin对象层。从现实需要的角度看，对象可以创建为点(point)、矩形(rectangle)、椭圆(ellipse)和多边形(polygon)。
除了点(point)一般作为提供位置信息用，其他形状对象都可以转变为对应的b2shape：矩形(rectangle)转变为b2PolygonShape(通过SetAsBox方法设为矩形)，椭圆(ellipse)转变为b2CircleShape,多边形(polygon)转变为b2PolygonShape(闭合的情况下)或b2EdgeShape(不闭合的情况下)。
幸运的是，libtmx提供了这个对应关系的识别功能，标识了4类对象(obj_type)：OT_SQUARE，OT_POLYGON，OT_POLYLINE，OT_ELLIPSE，由此我们可以轻松创建自己的映射类Map2BodyBuilder。
首先我们根据libtmx提供的解析接口，把最后的对象数据分类存放了起来：
void TilemapHelper::get_tilemap_objects(const char *name, tmx_object_group *objgr) {

tmx_object *head = objgr->head;

while (head) {
      if (head->visible) {
         if (head->obj_type == OT_SQUARE) {
            printf(&#34;object square(%f,%f) order %d \n&#34;,head->x,head->y,objgr->draworder);
            Color clr = PINK;
            clr.a *= 0.5f;
            EnvItem item = {{head->x,head->y},{head->width, head->height},4,clr};
            strcpy(item.name, name);
            gameItems.push_back(item);
         }
         else if (head->obj_type  == OT_POLYGON) {
            printf(&#34;object OT_POLYGON,len %d\n&#34;,head->content.shape->points_len);
            MultPointsItem pItem;
            int i;
            for (i=0; i<head->content.shape->points_len; i++) {
                  auto px = head->x+head->content.shape->points[0];
                  auto py = head->y+head->content.shape->points[1];
                  pItem.vertices.push_back({px,py});
            }
            polygonItems.push_back(pItem);
         }
         else if (head->obj_type == OT_POLYLINE) {
            printf(&#34;object OT_POLYLINE, points len %d \n&#34;,head->content.shape->points_len);
            MultPointsItem plItem;
            int i;
            for (i=0; i<head->content.shape->points_len; i++) {
                  auto px = head->x+head->content.shape->points[0];
                  auto py = head->y+head->content.shape->points[1];
                  plItem.vertices.push_back({px,py});
            }
            polyLineItems.push_back(plItem);
         }
         else if (head->obj_type == OT_ELLIPSE) {
            //to do
         }
      }
      head = head->next;
}
}
映射类Map2BodyBuilder，直接根据上面的数据创建Box2D世界里的物体：
//创建单个的Rectangle物体
void Map2BodyBuilder::BuildEnvItemObject(tmx_map *map, b2World *world, EnvItem *item)
{
glm::vec2 pos = {item->position.x,item->position.y};
glm::vec2 size = {item->size.x,item->size.y};
b2BodyDef bd;
int map_y = map->height-(pos.y+size.y)/map->tile_height;
int py = map_y * map->tile_height + size.y/2.0f;
float base = Global::ScreenHeight - (map->height)*map->tile_height;
bd.position.Set((pos.x+size.x/2.0f)/PPM, (py+base)/PPM);
b2Body* body = world->CreateBody(&bd);

b2PolygonShape shape;
shape.SetAsBox(size.x/2.0f/PPM, size.y/2.0f/PPM);

b2FixtureDef fdef;
fdef.shape = &shape;
body->CreateFixture(&fdef);
}

//创建所有的Polyline物体
void Map2BodyBuilder::BuildAllPolylineObjects(b2World *world)
{
for (int i = 0; i < TilemapHelper::polyLineItems.size(); i++)
{
      MultPointsItem *item = &TilemapHelper::polyLineItems;
      if(item->vertices.size()<3){
         b2BodyDef bd;
         b2Body* edge = world->CreateBody(&bd);
         b2EdgeShape shape;
         for(int j = 1; j < item->vertices.size();j++ ){
            auto prePosY = (Global::ScreenHeight-item->vertices[j-1].y)/PPM;
            auto currPosY = (Global::ScreenHeight-item->vertices[j].y)/PPM;
            auto width = item->vertices[j].x - item->vertices[j-1].x;
            b2Vec2 v0((item->vertices[j-1].x-width)/PPM, prePosY);
            b2Vec2 v1( item->vertices[j-1].x/PPM, prePosY);
            b2Vec2 v2( item->vertices[j].x/PPM, currPosY);
            b2Vec2 v3((item->vertices[j].x+width)/PPM, currPosY);
            shape.SetOneSided(v0, v1, v2, v3);
         }
         b2FixtureDef fdef;
         fdef.filter.categoryBits = Player::OBJECT_BIT;
         fdef.friction = 1.0f;
         fdef.density = 0.0f;
         fdef.shape = &shape;
         edge->CreateFixture(&fdef);
      }
}
}

//创建所有的Polygon物体
void Map2BodyBuilder::BuildAllPolygonObjects(b2World *world)
{
for (int i = 0; i < TilemapHelper::polygonItems.size(); i++)
{
      MultPointsItem *item = &TilemapHelper::polygonItems;
      b2BodyDef bd;
      b2Body* polygon = world->CreateBody(&bd);
      b2Vec2 vertices[8];
      int size = (int)item->vertices.size();
      for(int j = 0; j < size;j++ ){
         vertices[j].Set(item->vertices[j].x/PPM, (Global::ScreenHeight-item->vertices[j].y)/PPM);
      }
      b2PolygonShape shape;
      shape.Set(vertices, size);
      b2FixtureDef fdef;
      fdef.filter.categoryBits = Player::OBJECT_BIT;
      fdef.friction = 1.0f;
      fdef.density = 0.0f;
      fdef.shape = &shape;
      polygon->CreateFixture(&fdef);
}
}
OK，映射转换工作完成！
记录一些要注意的问题：
在Tiled软件创建对象层物体，默认情况下你可以拖拽鼠标在任意位置创建任意大小的物体，但这种“自由”我们往往不需要，毕竟手工拉线创建一个Rectangle对象与一排砖块(tile图形对象)完全对齐是很费劲(几乎办不到)的事，这是机器该干的事！解决这个问题，只需要在菜单中把 &#39;View&#39; ->&#39;Snaping &#39;-> &#39;Snap To grid&#39; 勾选上。这时候你无论如何拉线，创建的对象都会与格子边缘对齐，这对于创建类马里奥的平台游戏特别好用！

第二个，关于b2EdgeShape类，经常用于类似下图的情况：

人物落在上面会被托住，人物往上跳跃不会被挡住，即所谓的collision one-sided（单边碰撞）。
b2EdgeShape提供了这样的设置函数：
void b2EdgeShape::SetOneSided (const b2Vec2 & v0,
                              const b2Vec2 & v1,
                              const b2Vec2 & v2,
                              const b2Vec2 & v3
)
为什么需要四个位置点b2Vec2，一段线段不是两个位置点就可以了吗？实际上，v1,v2才是真正的edge vertices，v0,v3是用来辅助碰撞计算的，用来实现collision one-sided。v0,v3往往需要自己计算出来。见Map2BodyBuilder::BuildAllPolylineObjects中的代码：
auto width = item->vertices[j].x - item->vertices[j-1].x;
b2Vec2 v0((item->vertices[j-1].x-width)/PPM, prePosY);
b2Vec2 v1( item->vertices[j-1].x/PPM, prePosY);
b2Vec2 v2( item->vertices[j].x/PPM, currPosY);
b2Vec2 v3((item->vertices[j].x+width)/PPM, currPosY);
shape.SetOneSided(v0, v1, v2, v3);
全部代码见SuperMarioEx。

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