射线与OBB相交检测

在上一篇射线与AABB相交检测
射线与OBB3D 相交检测的原理跟射线与AABB相交检测的原理相同，本篇不再讲解原理
上篇推论出：射线与平面相交点距离射线起点距离t的距离公式为 t = (d - Dot(p, n)) / Dot(rayDir, n)

OBB3D 与 AABB 属性上的区别
AABB 三个轴向量固定： (1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1)
OBB3D 三个轴向量随旋转变化

AABB 的表示可以使用 min, max 坐标点表示
OBB3D 则没有 min, max 坐标点

所以AABB计算逻辑中使用到的坐标点和固定轴向，需要替换为 OBB3D 的属性，
轴向分别使用 _axisX，_axisY， _axisZ
取 OBB3D 两个顶点，每个顶点分别是三个面的交点或者叫顶点

_vertexs[0] = center + (axisX * size.x + axisY * size.y + axisZ * size.z) * 0.5f;
_vertexs[5] = center + (-axisX * size.x - axisY * size.y - axisZ * size.z) * 0.5f;

逻辑代码如下

public class OBB3D
{/// <summary>///  X 轴方向向量/// </summary>public Vector3 _axisX;/// <summary>/// Y 轴方向向量/// </summary>public Vector3 _axisY;/// <summary>/// Z 轴方向向量/// </summary>public Vector3 _axisZ;/// <summary>/// 中心点坐标/// </summary>public Vector3 _center;/// <summary>/// 三条边长度/// </summary>public Vector3 _size;/// <summary>/// 八个顶点坐标/// </summary>public Vector3[] _vertexs;public OBB3D(){   }public void Set(Vector3 axisX, Vector3 axisY, Vector3 axisZ, Vector3 center, Vector3 size){_axisX = axisX;_axisY = axisY;_axisZ = axisZ;_center = center;_size = size;_vertexs = new Vector3[8];_vertexs[0] = center + (axisX * size.x + axisY * size.y + axisZ * size.z) * 0.5f;_vertexs[1] = center + (axisX * size.x - axisY * size.y + axisZ * size.z) * 0.5f;_vertexs[2] = center + (axisX * size.x + axisY * size.y - axisZ * size.z) * 0.5f;_vertexs[3] = center + (axisX * size.x - axisY * size.y - axisZ * size.z) * 0.5f;_vertexs[4] = center + (-axisX * size.x + axisY * size.y - axisZ * size.z) * 0.5f;_vertexs[5] = center + (-axisX * size.x - axisY * size.y - axisZ * size.z) * 0.5f;_vertexs[6] = center + (-axisX * size.x - axisY * size.y + axisZ * size.z) * 0.5f;_vertexs[7] = center + (-axisX * size.x + axisY * size.y + axisZ * size.z) * 0.5f;}
}/// <summary>
/// 射线与AABB相交检测
/// 下面方法是 射线与 3D AABB 相交的计算
/// 如果想计算 射线与 2D AABB 相交，则将下方关于 z 坐标的部分删除即可
/// </summary>
public class RayOBBCollision
{/// <summary>/// 判断射线与AABB是否相交/// </summary>/// <param name="raySource">射线起点</param>/// <param name="rayDir">射线方向</param>/// <param name="aabb">AABB</param>/// <param name="point">射线与AABB交点坐标</param>/// <returns></returns>public bool IsCollision(Vector3 raySource, Vector3 rayDir, OBB3D obb3D, ref Vector3 point){float length = 0;bool collision = IsCollision(raySource, rayDir, obb3D, ref length);point = raySource + rayDir * length;return collision;}/// <summary>/// 判断射线与AABB是否相交/// </summary>/// <param name="raySource">射线起点</param>/// <param name="rayDir">射线方向向量</param>/// <param name="obb3D">OBB3D</param>/// <param name="length">射线起点到相交点距离</param>/// <returns></returns>public bool IsCollision(Vector3 raySource, Vector3 rayDir, OBB3D obb3D, ref float length){float t1 = 0;float t2 = 0;bool collision = Calculate(raySource, rayDir, obb3D, obb3D._axisX, ref t1, ref t2);if (!collision || !CheckValue(ref t1, ref t2)){return false;}float t3 = 0;float t4 = 0;collision = Calculate(raySource, rayDir, obb3D, obb3D._axisY, ref t3, ref t4);if (!collision || !CheckValue(ref t3, ref t4)){return false;}float t5 = 0;float t6 = 0;collision = Calculate(raySource, rayDir, obb3D, obb3D._axisZ, ref t5, ref t6);if (!collision || !CheckValue(ref t5, ref t6)){return false;}float entryT1 = Math.Max(Math.Max(t1, t3), t5);float entryT2 = Math.Min(Math.Min(t2, t4), t6);length = entryT1;return (entryT1 < entryT2);}/// <summary>/// 射线与平面相交计算/// </summary>/// <param name="raySource">射线起点</param>/// <param name="rayDir">射线方向向量</param>/// <param name="obb3D">aabb</param>/// <param name="normal">平面法向量</param>/// t = (d - Dot(raySource, normal)) / Dot(rayDir, normal)/// d = Dot(planePoint, normal)/// t = (Dot(planePoint, normal)  - Dot(raySource, normal)) / Dot(rayDir, normal)/// t = Dot((planePoint - raySource), normal) / Dot(rayDir, normal)private bool Calculate(Vector3 raySource, Vector3 rayDir, OBB3D obb3D, Vector3 normal, ref float t1, ref float t2){float p_sub_r_dot_n1 = Vector3.Dot(obb3D._vertexs[0] - raySource, normal);float p_sub_r_dot_n2 = Vector3.Dot(obb3D._vertexs[5] - raySource, normal);float r_dot_n = Vector3.Dot(rayDir, normal);if (Math.Abs(r_dot_n) <= float.Epsilon)  // 射线垂直于平面法向量，所以射线与平面平行{float dot1 = Vector3.Dot(obb3D._vertexs[0] - raySource, normal);float dot2 = Vector3.Dot(obb3D._vertexs[5] - raySource, normal);if (dot1 * dot2 > 0){return false;}}t1 = p_sub_r_dot_n1 / r_dot_n;t2 = p_sub_r_dot_n2 / r_dot_n;return true;}private bool CheckValue(ref float value1, ref float value2){if (value1 < 0 && value2 < 0){return false;}value1 = Mathf.Clamp(value1, 0, value1);value2 = Mathf.Clamp(value2, 0, value2);if (value1 > value2){float temp = value1;value1 = value2;value2 = temp;}return true;}
}

测试代码如下

using System;
using UnityEngine;public class RayOBBController : MonoBehaviour
{// Cube 立方体 Apublic Transform cube;// 定义两个 OBB3D 立方体private OBB3D obb3D;// 相交检测逻辑private RayOBBCollision rayOBBCollision;void Start(){// 实例化obb3D = new OBB3D();rayOBBCollision = new RayOBBCollision();}private bool result = false;// 创建一个小球，当射线与AABB相交时，将交点坐标设置给小球private GameObject go;void Update(){// 将两个Cube 的数据分别赋值给 OBB3DSetOBB(cube, obb3D);Vector3 point = Vector3.zero;// 判断是否相交bool isCollision = rayOBBCollision.IsCollision(transform.position, transform.forward, obb3D, ref point);if (result != isCollision){result = isCollision;// 如果设想与AABB相交，将AABB物体设置为红色cube.GetComponent<Renderer>().material.color = result ? Color.red : Color.gray;}if (result){// 如果射线与AABB相交，将小球坐标设置为相交点if (!go){go = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Sphere);go.transform.localScale = Vector3.one * 0.2f;}go.transform.position = point;}}private void SetOBB(Transform tr, OBB3D obb){// OBB3D 的三个轴分别使用 Cube.transform：right、up、forward// OBB3D 的坐标使用 Cube.transform.position// OBB3D 的size 使用 Cube.transform.localScaleobb.Set(tr.right, tr.up, tr.forward, tr.position, tr.localScale);}
}

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