视线和光线:如何给游戏添加 2D 可见性和阴影效果

各位好!今天,我将告诉你如何做这样的事情:(在框中四处移动你的鼠标)

这种效果用于我新开发的开源游戏《Nothing To Hide》。许多其他的 2D 游戏(如Monaco,Gish)也都有。如果按着本教程来实现……也许下个就是你的游戏!

我将展示我在学习如何实现这种效果过程中的步骤和所发生的错误。首先,给一些样板代码。下面只是演示绘制了一堆线段并跟踪鼠标位置。(注:有四个线段为边框)

接下来介绍数学知识。别担心,这里只是复习下入门的代数而已。

我们需要找出射线和所有线段的最近交叉点。任何线段可以被写成参数形式:

这儿我们给出 4 组方程来描述射线和线段的 x 和 y 变量:

注:在我们做任何事情之前,请检查以确保射线和线段不是平行的,也就是说,它们的方向是不一样的。如果它们是平行的,那就没有交集。好了,继续。

如果射线和线段相交,其 x 和 y 变量是相同的:

我们做个小小的符号移位来求解 T1 和 T2

确保 T1>0 并且 0<T2<1。如果不是,则可认为射线和线段没有交点,不可能有交集。但如果是,那太好了!你已经找到了一个交点。现在只要使用同一条射线与其它线段进行计算,就能找到最近的交点。(这个值就是最小T1值)

这就是所有的数学知识了:(将鼠标移到下面的框里)

哇!现在用这些东西让我们找一些乐子!我投了50条向各个方向的光线:

于是我想,我可以简单地连接这些射线与线段的点,就能获得不错的可见性多边形。但是,最终它看起来像……

织网。但这并不重要,即使我使用360条射线来模拟360度,它仍然看上去很不靠谱。这是我最大的绊脚石,直到我意识到我不可能四面八方都投射到。我只需投射到线段的两端点。对每一个(唯一的)线段端点,朝它直接投射射线,再加上两条偏移为+/- 0.00001弧度的射线。这两条额外的射线会打在给定线段后面的墙上。

接下来,按照射线的角度对交点进行排序。这让我可以简单地按顺时针方向连接各个点,并绘制出平滑的可见性多边形,比如这样的:

终于来了!为了实际上看起来更好些。为了绘制额外的可见性多边形,我们再在位置上稍微偏移投射射线,可以创造出“模糊”阴影,像下面一样。红点表示11原点 – 是的,这有11个可见性多边形!

当这一切完成后,我画了这两张图像…

…并混合在一起,利用模糊阴影作为一个alpha遮罩。我已经向您展示了跟页面顶部相似的令人毛骨悚然的画面,只不过这里是一个不同的迭代,用了多个光源。

多个光源。投射阴影。一个巨大的激光炸弹。显示出你的主角/敌人看的到或看不到的区域。2D可见性/照明效果可以非常灵活得进行合适的创意,可以为您的游戏增加很多额外的魅力。

要有光

*完全是一个技术术语 (译者注:原本是圣经创世纪里的一句话)

作者的开源地址:https://github.com/ncase/sight-and-light

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关于作者:威士忌

前算法爱好者,现游戏从业者。(新浪微博:@棍子WisKey 个人网站) 个人主页 · 我的文章 · 11

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