C++ でゲームの物理学と衝突検出を最適化するにはどうすればよいですか?

ゲームの物理学を最適化するために、この記事では 4 つのテクニックを紹介します: 1) 空間分割によりワールドを小さなエリアに分割し、不必要な衝突チェックを迅速に排除します。 2) ワイドフェーズ衝突検出は大まかな衝突チェックにプロキシ ボディを使用します。必要な場合にのみ衝突検出を実行します。 4) マルチスレッドは、同時実行性を向上させるために衝突検出タスクを複数のスレッドに分散します。これらのテクノロジーを適用することで、ゲームのパフォーマンスが大幅に向上し、よりスムーズな体験が可能になります。

C++ ゲームの物理学と衝突検出を最適化する方法

ゲームの物理学と衝突検出を最適化することは、パフォーマンスを向上させるために重要です。この記事では、いくつかの役立つテクニックと実践的なケースを紹介します。

1. スペースパーティション

ゲーム世界を小さなエリア (グリッドやクアッドツリーなど) に分割します。これにより、衝突をチェックする必要のないオブジェクトをすばやく除外できます。

実際のケース:

// 使用四叉树来管理游戏对象
QuadTree<GameObject> myQuadTree;

// 在游戏循环中更新四叉树
myQuadTree.Update(gameObjects);

// 对于每个需要检测碰撞的游戏对象
for (GameObject& obj : gameObjects) {
  // 获取对象的边界框
  AABB boundingBox = obj.GetBoundingBox();

  // 查找可能与 obj 碰撞的所有其他对象
  vector<GameObject*> potentialCollisions = myQuadTree.QueryRange(boundingBox);

  // 检查实际的碰撞
  for (GameObject* otherObj : potentialCollisions) {
    // ... 碰撞检查逻辑 ...
  }
}

2. 広位相衝突検出

高価な狭位相衝突検出を行う前に、単純なプロキシ ボディ (球または AABB など) を使用して大まかな衝突チェックを実行します。

実際のケース:

// 使用球体作为代理体
SphereCollider sphereCollider(obj.GetPosition(), obj.GetRadius());

// 对于每个需要检测碰撞的游戏对象
for (GameObject& obj : gameObjects) {

  // 更新代理体
  sphereCollider.SetPosition(obj.GetPosition());

  // 检查粗略碰撞
  for (SphereCollider& otherSphereCollider : otherColliders) {
    if (sphereCollider.Intersects(otherSphereCollider)) {
      // ... 狭相碰撞检查逻辑 ...
    }
  }
}

3. 遅延評価

本当に必要な場合にのみ衝突検出を実行します。たとえば、オブジェクトの速度が遅かったり、遠かったりした場合、検出をスキップできます。

実際のケース:

// 检查两个对象是否足够靠近以进行碰撞检测
float distanceSq = (obj1.GetPosition() - obj2.GetPosition()).LengthSquared();
float minDistanceSq = (obj1.GetRadius() + obj2.GetRadius()) * (obj1.GetRadius() + obj2.GetRadius());

if (distanceSq < minDistanceSq) {
  // ... 碰撞检查逻辑 ...
}

4. マルチスレッド

可能であれば、衝突検出タスクを複数のスレッドに分散して同時実行性を向上させます。

実際のケース:

// 创建线程池
ThreadPool threadPool(NumThreads);

// 对于每个需要检测碰撞的游戏对象
for (GameObject& obj : gameObjects) {
  // 创建任务并添加到线程池
  auto task = threadPool.AddTask([&obj]() {
    // ... 碰撞检查逻辑 ...
  });
}

// 等待所有任务完成
threadPool.WaitAllTasks();

これらのテクノロジーを適用することで、ゲームの物理学と衝突検出のパフォーマンスを大幅に最適化し、よりスムーズで応答性の高いゲーム体験を生み出すことができます。

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