canvas中的碰撞检测笔记

用 canvas 做小游戏或者特效，碰撞检测是少不了的。本文将会涉及普通的碰撞检测，以及像素级的碰撞检测。（本文的碰撞检测均以矩形为例）

普通碰撞检测#

普通的矩形碰撞检测比较简单。即已知两个矩形的各顶点坐标，判断是否相交，如相交，则为碰撞。

leetcode 有道题是给出两个矩形的坐标，求其相交面积（223. Rectangle Area），代码 可以直接拿过来用，如果面积大于 0，则为碰撞。

如果只需判断是否相交或者相交面积，非常简单，可以参考 这里。

为了程序的可扩展性，如果碰撞，最好还能求得相交矩形的坐标信息（为像素级碰撞检测作准备），完善后的检测代码如下：

// 矩形一 top-left 坐标 (A, B), C 为 width, D 为 height
// 矩形二 同上
// 如果没有相交，返回 [0, 0, 0, 0]
// 如果相交，假设相交矩形对角坐标 (x0, y0) (x1, y1) -- x1 > x0 & y1 > y0
// return [x0, y0, x1, y1]
function check(A, B, C, D, E, F, G, H) {
  // 转为对角线坐标
  C += A, D += B, G += E, H += F;

  // 没有相交
  if (C <= E || G <= A || D <= F || H <= B)
    return [0, 0, 0, 0];

  var tmpX, tmpY;

  if (E > A) {
   tmpX = G < C ? [E, G] : [E, C];
  } else {
   tmpX = C < G ? [A, C] : [A, G];
  }

  if (F > B) {
   tmpY = H < D ? [F, H] : [F, D];
  } else {
   tmpY = D < H ? [B, D] : [B, H];
  }

  return [tmpX[0], tmpY[0], tmpX[1], tmpY[1]];
}

// 相交矩形坐标信息
var rect = check(fish.pos.x, fish.pos.y, fish.size.x, fish.size.y, 
  cat.pos.x, cat.pos.y, cat.size.x, cat.size.y);

// 相交面积大于 0 即为碰撞
var isHit = (rect[2] - rect[0]) * (rect[3] - rect[1]) > 0;

像素级碰撞检测#

为什么要有像素级检测？一图以蔽之。

一般游戏或者动画中的精灵都是矩形，仅仅判断矩形相交是不准确的，比如上图中，图片所在矩形已经相交，但是精灵其实并没有碰撞，所以我们需要进行像素级别的碰撞检测。

方法一：

同时检测两图在相交矩形内的像素，若存在一点在两个图上的 alpha 值不为 0，则发生碰撞。

因为还要对原始的图像（fish 图和 cat 图）分别提取像素点（进行判断），所以需要一个离屏的 canvas 。这里用了 canvas 的 getImageData 方法提取像素点 rgba 信息。

// a, b 为精灵对象
// a, b 分别拥有键值 img(精灵图像 DOM元素), pos(精灵瞬间位置 top-left 坐标), size(wdith, height 数据)
// rect 参数为 check() 函数返回值
function checkInDetail(a, b, rect) {
  // 离屏 canvas
  var canvas = document.createElement('canvas');
  _ctx = canvas.getContext('2d');

  _ctx.drawImage(a.img, 0, 0, a.size.x, a.size.y);
  // 相对位置
  var data1 = _ctx.getImageData(rect[0] - a.pos.x, rect[1] - a.pos.y, rect[2] - rect[0], rect[3] - rect[1]).data;

  _ctx.clearRect(0, 0, b.size.x, b.size.y);
  _ctx.drawImage(b.img, 0, 0, b.size.x, b.size.y);
  var data2 = _ctx.getImageData(rect[0] - b.pos.x, rect[1] - b.pos.y, rect[2] - rect[0], rect[3] - rect[1]).data;

  canvas = null;

  for(var i = 3; i < data1.length; i += 4) {
    if(data1[i] > 0 && data2[i] > 0) 
      return true; // 碰撞
  }

  return false;
}

// 精灵对象实例
var fish = {
  img: document.getElementById('fish')
  , pos: new Vector2()
  , size: new Vector2()

  // ...
};

方法二：

先画一张图，然后将混合模式改为 source-in，这时再画图，新图片会仅仅出现与原有内容重叠的地方，其他地方透明度变为 0，这时就可以通过判断是否所有像素都透明来判断碰撞了。

// a, b 为精灵对象
// a, b 分别拥有键值 img(精灵图像 DOM元素), pos(精灵瞬间位置 top-left 坐标), size(wdith, height 数据)
// rect 参数为 check() 函数返回值
function _checkInDetail(a, b, rect) {
  // 离屏 canvas
  var canvas = document.createElement('canvas');
  _ctx = canvas.getContext('2d');

  // 将 (0, 0) 作为基准点，将 a 放入 (0, 0) 位置
  _ctx.drawImage(a.img, 0, 0, a.size.x, a.size.y);
  _ctx.globalCompositeOperation = 'source-in';
  _ctx.drawImage(b.img, b.pos.x - a.pos.x, b.pos.y - a.pos.y, b.size.x, b.size.y);

  var data = _ctx.getImageData(rect[0] - a.pos.x, rect[1] - a.pos.y, rect[2] - rect[0], rect[3] - rect[1]).data;

  canvas = null;

  // 改回来（虽然并没有什么卵用）
  _ctx.globalCompositeOperation = 'source-over';
    
  for(var i = 3; i < data.length; i += 4) { 
    if (data[i]) 
      return true;  // 碰撞
  }

  return false;
}

我测试了几次，把相交的像素点都取了出来求得相交像素点总数，两种方法有时会相差一两个像素点。对于像素级碰撞检测来说，两种方法任取其一就可。