Box2DX ( Box2D物理引擎的C#端口)与RayCasting的问题

Question

我在Box2D物理引擎的C#端口上遇到了一个非常奇怪的问题。

我基本上使用的是名为Box2DX的C#端口(最初托管在这里：https://code.google.com/archive/p/box2dx/，并导出到这个GitHub存储库：https://github.com/colgreen/box2dx)

现在，问题是，只有当所有动力学物体都处于模拟物理世界中的特定位置时，光线投射才能按预期工作。这很难解释，所以我在引擎附带的TestBed项目中创建了一个测试类，以便准确地重新创建问题。

我将世界设置为包含3个静态物体来表示地面。我还添加了一个代表“玩家”角色的大方框和一个小方框。这两个都是密度为1的动态体。

在这个图像中，你可以看到光线投射没有拾取任何设备的设置(光线由红线表示，从半空开始，结束于大型地面设备)。它应该检测到盒子，或者至少检测到静电接地装置。

RayCast Not Working

现在，奇怪的部分是，光线投射确实起作用了，当“播放器”身体定位在光线投射的原点“上方”时，如下所示：

RayCast Working

当“长方体”身体移动到光线上方时，同样的事情也会发生。

RayCast working again

请注意，我还从“玩家”身体的底部垂直向下投射了三条蓝色射线。这些射线的行为也很奇怪。在上面的第一幅图像中，您可以看到所有三条光线都正确地检测到了地面设备。但是，当播放器的AABB定位如下图所示时，光线投射将不再起作用：

Blue RayCasts not working

基本上，当玩家的AABB移动到它所站的任何身体的左侧边缘时，蓝色光线就会停止工作。

Blue Rays Not Working

我已经摆弄了无数个小时了，我不知道是什么导致了这种奇怪的行为。我认为这只是一个在实际C#端口中查询的bug，与我的特定设置无关。

作为参考，下面是来自TestBed项目的自定义测试类的代码：

public class CustomRayCastTest : Test
{
    public static CustomRayCastTest Create() => new CustomRayCastTest();

    private Body _player;

    public CustomRayCastTest()
    {
        _world.Gravity = new Box2DX.Common.Vec2(0, -6.25f);

        BodyDef islandBodyDefA = new BodyDef
        {
            AllowSleep = false,
            Angle = 0,
            FixedRotation = true,
            IsBullet = false,
            //UserData = new object(),
            IsSleeping = false,
            Position = new Box2DX.Common.Vec2(1, 15)
            //Position = new Box2DX.Common.Vec2(1, -17)
        };

        PolygonDef polygonDefIslandA = new PolygonDef
        {
            Density = 0,
            Friction = 0.4f,
            IsSensor = false,
            Restitution = 0
        };

        polygonDefIslandA.SetAsBox(6, 3);

        Body bodyIslandA = _world.CreateBody(islandBodyDefA);
        Shape shapeIslandA = bodyIslandA.CreateShape(polygonDefIslandA);

        bodyIslandA.SetMassFromShapes();

        BodyDef islandBodyDefB = new BodyDef
        {
            AllowSleep = false,
            Angle = 0,
            FixedRotation = true,
            IsBullet = false,
            //UserData = new object(),
            IsSleeping = false,
            Position = new Box2DX.Common.Vec2(12, 2)
            //Position = new Box2DX.Common.Vec2(12, -30)
        };

        PolygonDef polygonDefIslandB = new PolygonDef
        {
            Density = 0,
            Friction = 0.4f,
            IsSensor = false,
            Restitution = 0
        };

        polygonDefIslandB.SetAsBox(9, 4);

        Body bodyIslandB = _world.CreateBody(islandBodyDefB);
        Shape shapeIslandB = bodyIslandB.CreateShape(polygonDefIslandB);

        bodyIslandB.SetMassFromShapes();

        BodyDef islandBodyDefC = new BodyDef
        {
            AllowSleep = false,
            Angle = 0,
            FixedRotation = true,
            IsBullet = false,
            //UserData = new object(),
            IsSleeping = false,
            Position = new Box2DX.Common.Vec2(32, 15)
            //Position = new Box2DX.Common.Vec2(32, -17)
        };

        PolygonDef polygonDefIslandC = new PolygonDef
        {
            Density = 0,
            Friction = 0.4f,
            IsSensor = false,
            Restitution = 0
        };

        polygonDefIslandC.SetAsBox(6, 3);

        Body bodyIslandC = _world.CreateBody(islandBodyDefC);
        Shape shapeIslandC = bodyIslandC.CreateShape(polygonDefIslandC);

        bodyIslandC.SetMassFromShapes();

        // Box
        BodyDef boxBodyDef = new BodyDef
        {
            AllowSleep = false,
            Angle = 0,
            FixedRotation = true,
            IsBullet = false,
            //UserData = new object(),
            IsSleeping = false,
            Position = new Box2DX.Common.Vec2(18, 25)
            //Position = new Box2DX.Common.Vec2(18, -1)
        };

        PolygonDef boxDef = new PolygonDef
        {
            Density = 1,
            Friction = 0.2f,
            IsSensor = false,
            Restitution = 0
        };

        boxDef.SetAsBox(1, 1);

        Body boxBody = _world.CreateBody(boxBodyDef);
        Shape boxShape = boxBody.CreateShape(boxDef);

        boxBody.SetMassFromShapes();

        // Player
        BodyDef playerBodyDef = new BodyDef
        {
            AllowSleep = false,
            Angle = 0,
            FixedRotation = true,
            IsBullet = false,
            //UserData = new object(),
            IsSleeping = false,
            Position = new Box2DX.Common.Vec2(5, 21)
            //Position = new Box2DX.Common.Vec2(5, -4)
        };

        PolygonDef playerShapeDef = new PolygonDef
        {
            Density = 1,
            Friction = 0.2f,
            IsSensor = false,
            Restitution = 0
        };

        playerShapeDef.SetAsBox(1, 2);

        Body playerBody = _world.CreateBody(playerBodyDef);
        Shape playerShape = playerBody.CreateShape(playerShapeDef);

        playerBody.SetMassFromShapes();

        _player = playerBody;

    }

    public override void Keyboard(Keys key)
    {
        base.Keyboard(key);

        if(key == Keys.D)
        {
            _player.ApplyForce(new Vec2(7f * _player.GetMass(), 0), _player.GetWorldPoint(Vec2.Zero));
        }
        else if(key == Keys.A)
        {
            _player.ApplyForce(new Vec2(-7f * _player.GetMass(), 0), _player.GetWorldPoint(Vec2.Zero));
        }

        if(key == Keys.W)
        {
            _player.ApplyImpulse(new Vec2(0, _player.GetMass() * 20f), _player.GetWorldPoint(Vec2.Zero));
        }

    }

    public override void Step(Settings settings)
    {
        base.Step(settings);

        Vec2 rayStart = new Vec2(22, 40);
        Vec2 rayEnd = new Vec2(17, 1);

        Segment ray = new Segment
        {
            P1 = rayStart,
            P2 = rayEnd
        };

        var shape = _world.RaycastOne(ray, out float lambda, out Vec2 normal, false, null);

        if(shape != null)
        {
            Vec2 dir = rayEnd - rayStart;

            rayEnd = rayStart + dir * lambda;

        }

        _debugDraw.DrawSegment(rayStart, rayEnd, new Color(1, 0, 0));

        CastPlayerRays();

    }

    private void CastPlayerRays()
    {
        const int rayCount = 3;
        const float playerWidth = 2;
        const float playerHeight = 4;
        const float inset = 0.2f;
        const float rayLength = 2;

        for (int i = 0; i < rayCount; i++)
        {
            Vec2 origin = new Vec2(-(playerWidth / 2 - inset), -(playerHeight / 2 - inset));

            origin.X += i * (playerWidth / (rayCount));

            origin = _player.GetWorldPoint(origin);

            Vec2 end = origin + new Vec2(0, -1) * rayLength;

            var shape = _world.RaycastOne(new Segment { P1 = origin, P2 = end }, out float lambda, out Vec2 normal, false, null);

            if (shape != null)
            {

                Vec2 dir = end - origin;

                end = origin + dir * lambda;

            }

            _debugDraw.DrawSegment(origin, end, new Color(0, 1, 1));

        }


    }

}

有没有人遇到过这个问题？我不知道如何解决这个问题。我需要光线投射为我的游戏项目可靠地工作。任何帮助都将不胜感激。

谢谢！:)

Answer 1

这里只是一个大胆的猜测，因为我从来没有使用过box2d的C#变体。我发现函数RaycastOne可疑...它在原始box2d中不存在。如果您阅读过Raycast here的文档，就会发现在路径中找到的每个fixture都会多次调用b2RayCastCallback。RaycastOne可能会尝试将其简化为只返回第一个fixture。

我的想法是，通过移动这些框，您以某种方式改变了fixture的内部组织方式，因此RaycastOne报告的第一个fixture只是得到了一个不同的fixture。

我会尝试替换RaycastOne，而不是实现b2RayCastCallback，这样您就可以更好地控制您想要对其进行反应的fixture。只要有一点运气，就可以解决这个问题。

Answer 2

更新

我最终将我的项目迁移到了Aether.Physics2D：https://github.com/tainicom/Aether.Physics2D

它是一个更干净、更优化的Box2D端口，错误不会在这里发生。因此，如果其他任何人发现自己对此感到疯狂，这似乎真的是移植库中的一个bug。如果您想节省一些精力，请切换到不同的实现。